換熱器是化工生產(chǎn)中經(jīng)常使用的設(shè)備，其工作原理是調(diào)節(jié)流體或氣體間的熱能。 在化工行業(yè)中，參與反應(yīng)的多數(shù)是流體物質(zhì)，具有較強的腐蝕性，換熱器受到長期腐蝕會降低使用壽命，經(jīng)常接觸還會導(dǎo)致液體泄漏，出現(xiàn)一定的安全事故 [1] 。 隨著我國對化工行業(yè)安全性的高度重視，提升換熱器的防腐性能已經(jīng)成為化工領(lǐng)域研究的重要課題之一。

換熱器在生產(chǎn)中的地位不可替代，由于在連續(xù)生產(chǎn)中受到高溫高壓雙重危害，持續(xù)時間越長，對換熱器的損害就越大。 換熱器內(nèi)部的換熱系統(tǒng)可有效調(diào)節(jié)內(nèi)部介質(zhì)溫度，保證設(shè)備長期穩(wěn)定運行。 換熱器種類較多，腐蝕原因也各不相同，如長期處于高溫狀態(tài)、工作強度大、人為損害等都是造成換熱器使用壽命降低的重要因素。

1 、換熱器的概述

換熱器是化工生產(chǎn)中常見的一種化工設(shè)備。 在合成氨的工藝流程中，換熱器的作用主要是調(diào)節(jié)內(nèi)部液體溫度、冷卻高溫介質(zhì)、加熱低溫介質(zhì)。 換熱器不僅可以作為獨立運行的設(shè)備單獨發(fā)揮調(diào)節(jié)溫度的作用，還可作為系統(tǒng)中的一個部件，與管道、壓力裝置一起構(gòu)成一個系統(tǒng) [2] 。 在生產(chǎn)運行的過程中，頻繁接觸高溫高壓介質(zhì)， 換熱器的內(nèi)部會受到多種原因的腐蝕，長期腐蝕會破壞設(shè)備的保護層，造成泄漏。 長時間泄漏會影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性，引發(fā)安全事故。

化工設(shè)備中的換熱器可傳導(dǎo)不同流體之間的熱能，確保流體物質(zhì)的溫度滿足生產(chǎn)的要求，因此要提高換熱器的使用壽命。換熱器使用范圍非常廣泛，在化工領(lǐng)域、煤炭領(lǐng)域、熱電廠等處很常見，與工程運行中的許多流體物質(zhì)接觸會直接或間接增加被腐蝕的可能性。 目前，使用率較高的是再生換熱器、壁間換熱器、混合換熱器等。換熱器的腐蝕會導(dǎo)致設(shè)備故障，給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟損失。

2、 換熱器的腐蝕類型

2.1 物理性腐蝕

換熱器的材質(zhì)種類繁多，最常見的是金屬材質(zhì)，因其性能穩(wěn)定、強度高、硬度大、延展性較強等特點，適合作為換熱器的主要材質(zhì)使用 [3] 。 金屬材質(zhì)的零件在運行過程中會出現(xiàn)大量摩擦，造成金屬結(jié)構(gòu)表面損傷，表面覆蓋的保護層被劃破脫落后，金屬內(nèi)部材質(zhì)與流體、空氣等直接接觸，會造成物理性腐蝕。

換熱器內(nèi)部的物質(zhì)主要是蒸汽和循環(huán)水， 循環(huán)水是高速度的流體， 這種高速度對金屬表面形成一定的沖擊力，造成一定的腐蝕。蒸汽主要在設(shè)備上方流過，通過對傳熱面板的沖刷，逐步增加壓力，對設(shè)備內(nèi)部的沖擊力增大， 進一步腐蝕設(shè)備內(nèi)部的表面層 [4] 。

2.2 電化學(xué)腐蝕

換熱器在化工工藝流程中，常常接觸到流速不同的液體，日積月累造成一定的沉積物依附于換熱器的內(nèi)部，一些小的沉積物在內(nèi)部管道中跟隨流體一同運動，接觸換熱器的金屬表面，某些沉積物會黏附在腐蝕部位的縫隙處，隨著腐蝕時間的延長，在縫隙部位形成凹陷的小槽。 不同的沉積物種類、裂縫大小和小凹槽出現(xiàn)的部位，都是引起設(shè)備內(nèi)部化學(xué)腐蝕的原因。 陽極金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕中最明顯的一種類型。 這種腐蝕可能發(fā)生陰極反應(yīng)，也可能發(fā)生陽極反應(yīng)，不論何種反應(yīng)，都會造成金屬設(shè)備熔解，增加換熱器的腐蝕程度 [5] 。 陽極金屬周圍的化學(xué)反應(yīng)會逐步溶解金屬；陰極金屬可將周圍的物質(zhì)還原成一種堿性溶液。化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生存在時間差異，這種差異會在一定程度上加劇對換熱器內(nèi)部的腐蝕，進而影響設(shè)備的正常使用。

2.3 水腐蝕

化工生產(chǎn)中，水是設(shè)備內(nèi)部的主要物質(zhì)，但因生產(chǎn)用水雜質(zhì)較多，鈣鎂成分會破壞換熱器內(nèi)部的表面層，使換熱器的腐蝕概率變大。 在生產(chǎn)過程中，循環(huán)水的氧氣含量較高， pH 值較低，在化學(xué)反應(yīng)的過程中，陰離子侵蝕與水的相互滲透，會造成換熱器的嚴(yán)重腐蝕。 換熱管道內(nèi)部的蒸汽過多也會加重管道內(nèi)部的腐蝕情況，蒸汽化學(xué)反應(yīng)后的生成物與氧氣接觸發(fā)生溶解反應(yīng)，水中的陰離子也參與溶解反應(yīng)，形成水腐蝕現(xiàn)象，長時間的腐蝕也會加快腐蝕速度。

3、 換熱器腐蝕的預(yù)防措施

3.1 材料選擇

換熱器腐蝕的主要原因是材料的防腐性差，因此，更換防腐材料是解決換熱器遭受腐蝕的主要方法。 在換熱器內(nèi)部涂刷防腐材料，一般以無機防腐為主，避免接觸過多的金屬材料或濃酸、強酸等物質(zhì)。 生產(chǎn)中使用的無機涂層比較單薄， 在彎折的部位，涂層的變形概率較大。 當(dāng)出現(xiàn)變形的部位接觸到帶有腐蝕性的介質(zhì)后，會逐步出現(xiàn)裂痕，裂痕增大的部位會形成腐蝕區(qū)域。 這種被緩慢腐蝕的過程會加重換熱器腐蝕程度，縮短換熱器使用壽命。管道外部的防腐涂層通常采用浸泡方式， 外殼借助循環(huán)泵進行噴涂，一般是兩次底漆、四次面漆。

噴涂結(jié)束后，要及時檢查涂層的光滑度、層間縫隙、涂層厚度和均勻度，所有指標(biāo)符合要求后，換熱器才可投入生產(chǎn)。氯乙烯作為使用頻率較高的涂層原料，其作用更加明顯 [6] ，不僅具有防水、防腐的特性，還可對鹽酸、鹽類水產(chǎn)生一定的抗腐蝕性，抵抗一定濃度的濃硫酸和濃鹽酸等。

3.2 日常維護方面

定期維修保養(yǎng)、清洗換熱器，可減少化學(xué)沉淀物及微生物對設(shè)備的侵蝕，提高換熱器使用壽命，保障換熱器在工藝生產(chǎn)中連續(xù)穩(wěn)定運行。 換熱器的清洗方式尤為關(guān)鍵， 不同的腐蝕類型， 需要不同清洗方式，一般選擇化學(xué)清洗和機械清洗。換熱器內(nèi)部以化學(xué)清洗為主，多以海綿球、鹽酸為關(guān)鍵藥劑。 機械清洗主要是降低換熱器磨損程度，其成本低廉，是化工領(lǐng)域的主要防腐保養(yǎng)方法。

換熱器內(nèi)部清洗是一項十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎?清洗前要調(diào)整適當(dāng)?shù)挠盟畨毫Γ?并根據(jù)實驗效果逐步增加壓力， 避免在清洗過程中壓力突變損傷換熱器內(nèi)部的表面層，降低機械清洗的效果 [7] 。 當(dāng)換熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有污垢時， 可通過機械清洗方式對內(nèi)部的金屬材質(zhì)進行射流清洗，壓力一般選擇 50 MPa 。

換熱器在不能使用常規(guī)方法清洗時， 可采用質(zhì)地柔軟的海綿球?qū)Q熱器內(nèi)部進行清洗。 為提高清洗效果，先對換熱器內(nèi)部的腐蝕原因進行分析，根據(jù)不同原因采用合適的材料進行清洗。 去除硬度較大的污垢，一般選取砂質(zhì)海綿球，將其移動到內(nèi)部后，通過摩擦使污垢層被一點點除去。 使用堿性溶液清洗的方法時，需將這兩種化學(xué)試劑放在清洗部位，一般是 1 t 水添加 5 kg 的堿液。 為減少對換熱器的損害，保證操作過程的安全，要提前進行實驗，把握試劑用量，這樣也可降低保養(yǎng)成本。 鹽酸清洗有剝離、溶解的作用，可溶解大部分吸附在換熱器內(nèi)部的污垢層， 達到清洗的目的。 在鹽酸清洗的過程中，需加入少量的緩沖劑，避免過量鹽酸對設(shè)備造成腐蝕 [8] 。

定期保養(yǎng)工作有效降低了設(shè)備被腐蝕的概率，但腐蝕問題不可能完全避免，這就要求工作人員一定要做好定期保養(yǎng)工作。

4、 結(jié)語

本文通過對換熱器的腐蝕原因進行深度分析，總結(jié)了如何通過材料選擇和日常保養(yǎng)這兩個方面進行防腐。 同時，做好換熱器防腐工作，也有利于降低換熱器的損壞頻率，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[7] 馬可望.淺析化工設(shè)備檢修中的常見問題及應(yīng)對措施[J].四川化工,2019,22(4):56- 58.

[8] 馬可望.關(guān)于提高化工設(shè)備防腐能力的淺析[J].化學(xué)工程與裝備,2019(7):238- 239.

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