換熱器在煉油工業(yè)中的應(yīng)用是十分廣泛的,其重要性也是顯而宜見的,換熱設(shè)備利用率的高低直接影響到煉油工藝的效率以及成本的費(fèi)用問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)換熱器在化工建設(shè)中約占投資的1/5,因此,換熱器的利用率及壽命是值得研究的重要問題。由換熱器的損壞原因來看,腐蝕是一個(gè)十分重要的原因,而且換熱器的腐蝕是大量的普遍存在的,能夠解決好腐蝕問題,就等于解決了換熱器損壞的根本。要想防止換熱器的腐蝕,就得弄清楚腐蝕的根源,現(xiàn)就換熱器的腐蝕的原因從以下幾方面進(jìn)行討論。

腐蝕

1·換熱器的用材的選擇 使用何種材料的決定因素是其經(jīng)濟(jì)性,管子材料有不銹鋼,銅鎳合金,鎳基合金,鈦和鋯等,除了工業(yè)上不能使用焊接管的情況以外都使用了焊接管,耐蝕材料僅用于管程,殼程材料是碳鋼。

2·換熱器的金屬腐蝕

2.1 金屬腐蝕的原理 金屬腐蝕是指在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)的作用下,并且經(jīng)常是在和物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下金屬產(chǎn)生的破壞,也即金屬在它所處環(huán)境的作用下所產(chǎn)生破壞。

2.2 換熱器幾種常見的腐蝕破壞類型

2.2.1 均勻腐蝕 在整個(gè)暴露于介質(zhì)的表面上,或者在較大的面積上產(chǎn)生的,宏觀上均勻的腐蝕破壞叫均勻腐蝕。 2.2.2 接觸腐蝕 兩種電位不同的金屬或合金互相接觸,并浸于電解質(zhì)溶解質(zhì)溶液中,它們之間就有電流通過,電位正的金屬腐蝕速度降低,電位負(fù)的金屬腐蝕速度增加。

2.2.3 選擇性腐蝕 合金中某一元素由于腐蝕,優(yōu)先進(jìn)入介質(zhì)的現(xiàn)象稱為選擇性腐蝕。

2.2.4 孔蝕 集中在金屬表面?zhèn)€別小點(diǎn)上深度較大的腐蝕稱為孔蝕,或稱小孔腐蝕、點(diǎn)蝕。

2.2.5 縫隙腐蝕 在金屬表面的縫隙和被覆蓋的部位會產(chǎn)生劇烈的縫隙腐蝕。

2.2.6 沖刷腐蝕 沖刷腐蝕是由于介質(zhì)和金屬表面之間的相對運(yùn)動而使腐蝕過程加速的一種腐蝕。

2.2.7 晶間腐蝕 晶間腐蝕是優(yōu)先腐蝕金屬或合金的晶界和晶界附近區(qū)域,而晶粒本身腐蝕比較小的一種腐蝕。 2.2.8 應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)和腐蝕疲勞SCC是在一定的金屬一介質(zhì)體系內(nèi),由于腐蝕和拉應(yīng)力的共同作用造成的材料斷裂。

2.2.9 氫破壞 金屬在電解質(zhì)溶液中,由于腐蝕、酸洗、陰極保護(hù)或電鍍,可以產(chǎn)生因滲氫而引起的破壞。

3·冷卻介質(zhì)對金屬腐蝕的影響 工業(yè)上使用最多的冷卻介質(zhì)是各種天然水。影響金屬腐蝕的因素很多,主要的幾個(gè)因素及其對幾種常用金屬的影響:

3.1 溶解氧 水中的溶解氧是參加陰極過程的氧化劑,因此它一般促進(jìn)腐蝕。當(dāng)水中氧的濃度不均勻時(shí),將形成氧的濃差電池,造成局部腐蝕。對碳鋼、低合金鋼、銅合金和某些牌號的不銹鋼而言,熔解氧是影響它們在水中腐蝕行為的最重要因素。

3.2 其他溶解氣體 在水中無氧時(shí)CO2將導(dǎo)致銅和鋼的腐蝕,但不促進(jìn)鋁的腐蝕。微量的氨腐蝕銅合金,但對鋁和鋼沒有影響。H2S促進(jìn)銅和鋼的腐蝕,但對鋁無影響。SO2降低了水的pH值,增加了水對金屬的腐蝕性。

3.3 硬度 一般說來,淡水的硬度增高對銅、鋅、鉛和鋼等金屬的腐蝕減小。非常軟的水腐蝕性很強(qiáng),在這種水中,不宜用銅、鉛、鋅。相反,鉛在軟水中耐蝕,在硬度高的水中產(chǎn)生孔蝕。

3.4 pH值 鋼在pH>11的水中腐蝕較小,pH<7時(shí)腐蝕增大。

3.5 離子的影響 氯離子可以破壞不銹鋼等鈍化金屬的表面,誘發(fā)孔蝕或SCC。

3.6 垢的影響 淡水中的CaCO3垢。CaCO3垢層對傳熱不利,但是有利于防止腐蝕。

4·傳熱過程對腐蝕的影響 金屬在有傳熱和沒有傳熱的條件下,腐蝕行為是不相同的。一般說來,傳熱使金屬的腐蝕加劇,特別是在有沸騰、汽化或過熱的條件下更明顯。在不同介質(zhì)中,或?qū)Σ煌慕饘?傳熱的影響也不相同。

5·防腐方法 知道了換熱器各種腐蝕的原因,合理的選擇防腐措施,才能達(dá)到高效利用設(shè)備的目的。

防護(hù)

針對以上討論的有關(guān)腐蝕情況,提出以下防腐方法:

這里主要介紹緩蝕劑,電化學(xué)保護(hù)。

①緩蝕劑 以鉻酸鹽為主要成分的緩蝕劑是冷卻水系統(tǒng)常用的,鉻酸根離子是一種陽極(過程)抑制劑,當(dāng)它與合適的陰極抑制劑組合時(shí),能得到令人滿意而又經(jīng)濟(jì)的防腐蝕效果。 鉻酸鹽-鋅--聚磷酸鹽:聚磷酸鹽的使用是由于它是具有清潔金屬表面的作用,有緩蝕能力,聚磷酸鹽可以部分轉(zhuǎn)成正磷酸鹽,它們也可以同鈣生成大的膠體陽離子,抑制陰極過程。 鉻酸鹽-鋅--膦酸鹽:這種方法用膦酸鈉代替聚磷酸鹽外與上一種方法相似,氨基甲叉磷酸鹽也可以用于比為聚磷酸鹽所規(guī)定的pH值要高的場合。氨基甲叉膦酸鹽可以防止水垢,即使pH值為9也能控制鈣鹽的沉淀。 鉻酸鹽-鋅--水解的聚丙烯酰胺:由于陽離子型共聚物水解的聚丙烯酰胺的分散作用,能夠防止或抑制水垢成污垢的產(chǎn)生。

②電化學(xué)保護(hù) 采用陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。陰極保護(hù)是利用外加直流電源,使金屬表面變?yōu)殛帢O而達(dá)到保護(hù),此法耗電量大,費(fèi)用高。陽極保護(hù)是把保護(hù)的換熱器接以外加電源的陽極,使金屬表面生成鈍化膜,從而得到保護(hù)。

清洗

長期以來傳統(tǒng)的清洗方式如機(jī)械方法（刮、刷）、高壓水、化學(xué)清洗(酸洗)等在對換熱器清洗時(shí)出現(xiàn)很多問題：不能徹底清除水垢等沉積物，酸液對設(shè)備造成腐蝕形成漏洞，殘留的酸對材質(zhì)產(chǎn)生二次腐蝕或垢下腐蝕，最終導(dǎo)致更換設(shè)備，此外，清洗廢液有毒，需要大量資金進(jìn)行廢水處理。新研發(fā)出的對設(shè)備無腐蝕清洗劑，其中應(yīng)有技術(shù)較好的有福世泰克清洗劑，其高效、環(huán)保、安全、無腐蝕，不但清洗效果良好而且對設(shè)備沒有腐蝕，能夠保證換熱器的長期使用。清洗劑（特有的添加濕潤劑和穿透劑，可以有效清除用水設(shè)備中所產(chǎn)生的最頑固的水垢（碳酸鈣）、銹垢、油垢、粘泥等沉淀物，同時(shí)不會對人體造成傷害，不會對鋼鐵、紫銅、鎳、鈦、橡膠、塑料、纖維、玻璃、陶瓷等材質(zhì)產(chǎn)生侵蝕、點(diǎn)蝕、氧化等其他有害的反應(yīng)，可大大延長設(shè)備的使用壽命。

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，有的時(shí)候會因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引起的突發(fā)情況造成個(gè)別設(shè)備或者局部管道線路結(jié)垢、堵塞，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。對于這時(shí)的情況，主要是快速的清除污垢，保證生產(chǎn)裝置可以正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)。恢復(fù)裝置生產(chǎn)效率。比如化工設(shè)備結(jié)垢造成換熱器等設(shè)備傳遞熱量熱系數(shù)減少，管道流通面積的減少或者流通阻力增大，使能、物等消耗增加，生產(chǎn)效率明顯下降。這時(shí)通過清洗除垢來恢復(fù)生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率。

由于很多方面的原因，換熱器設(shè)備等和管道線路線中都會產(chǎn)生很多如結(jié)焦、油污垢、水垢、沉積物、腐蝕產(chǎn)物、聚合物、菌類、藻類、粘泥等污垢。然而工作時(shí)產(chǎn)生的這些污垢會使設(shè)備和管道線路失效，裝置系統(tǒng)會發(fā)生生產(chǎn)下降，能耗、物耗增加等不良情況，污垢腐蝕性特別嚴(yán)重時(shí)還會使流程中斷，裝置系統(tǒng)被迫停產(chǎn)，直接造成各種經(jīng)濟(jì)損失，甚至還有可能發(fā)生惡性生產(chǎn)事故。在科學(xué)發(fā)展的今天要想完全的避免污垢的產(chǎn)生是幾乎不可能的，所以，換熱器等設(shè)備的清洗便成為工業(yè)(如:石油、化工、電力、冶金各行業(yè))生產(chǎn)中所不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

高壓水射流清洗換熱器屬于物理清洗方法，與傳統(tǒng)的人工、機(jī)械清洗及化學(xué)清洗相比，有諸多優(yōu)點(diǎn)：清洗成本低、清洗質(zhì)量好、清洗速度快，而且不產(chǎn)生環(huán)境污染，對設(shè)備沒有腐蝕。我國高壓水射流清洗技術(shù)發(fā)展比較迅速，水射流工業(yè)清洗的比重在大中型城市及企業(yè)已接近20%，并且以每年10%左右的速度增長，可謂方興未艾。預(yù)計(jì)6—7年時(shí)間，在中國工業(yè)清洗行業(yè)中，高壓水射流清洗技術(shù)將要占絕對優(yōu)勢，是我國工業(yè)清洗的必由之路。

系統(tǒng)檢驗(yàn)

對于一些新系統(tǒng)來說，不能馬上與換熱器進(jìn)行交替使用，首先把新的系統(tǒng)在指定的時(shí)間段運(yùn)行，讓它有了一個(gè)運(yùn)行模式后，這個(gè)時(shí)候方可以把換熱器并入系統(tǒng)中使用，這樣做的目的完全是為了避免管網(wǎng)中的雜質(zhì)破壞換熱器設(shè)備；