管殼式主機(jī)滑油冷卻器防腐蝕維修措施研究

何卓軍，雷渡民，楊青松

(1.海南地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，海南 三亞 572000；2.91872部隊(duì)，廣東 湛江 524001)

管殼式主機(jī)滑油冷卻器防腐蝕維修措施研究

何卓軍1，雷渡民2，楊青松2

(1.海南地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，海南 三亞 572000；2.91872部隊(duì)，廣東 湛江 524001)

文章根據(jù)管殼式滑油冷卻器的腐蝕情況，分析了該冷卻器的主要腐蝕原因，并結(jié)合成熟的防腐蝕技術(shù)，分別對(duì)端蓋和列管提出2種經(jīng)濟(jì)可行的維修措施。針對(duì)腐蝕嚴(yán)重的列管重點(diǎn)提出了填補(bǔ)膠和內(nèi)襯紫銅管2種防腐蝕措施，使得列管再使用壽命達(dá)到6 a以上，對(duì)其它同類型冷卻器的防腐蝕維修同樣具有借鑒意義。

冷卻器；腐蝕；維修

某船主機(jī)冷卻器為管式滑油冷卻器，滑油走管程，從進(jìn)油口順著折流板流至出油口；冷卻海水走管程，從進(jìn)水口順著換熱管流至回水蓋內(nèi)，再沿?fù)Q熱管回流至出水口，由出水口排出冷卻器，水在經(jīng)過換熱管時(shí)，通過換熱管帶走滑油釋放出的熱量，從而達(dá)到換熱的目的。

該船在進(jìn)廠后對(duì)該滑油冷卻器進(jìn)行例行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)與海水接觸的冷卻器列管內(nèi)壁、前后端蓋這2個(gè)部位出現(xiàn)較為嚴(yán)重的腐蝕問題。

1 腐蝕基本情況

1.1冷卻器列管腐蝕

冷卻管材料為銅鎳合金，管子規(guī)格為D16 mm×1.5 mm。列管腐蝕部位主要集中在列管與管板的脹管部位，脹管深度50 mm，其中海水入口部位腐蝕最為嚴(yán)重，屬于典型的冷卻器腐蝕現(xiàn)象，腐蝕類型為點(diǎn)蝕，腐蝕形貌呈剝離的凹坑，大小蝕坑連成片，蝕坑分布區(qū)域基本在管子下半部分；海水出口的列管內(nèi)壁基本無明顯腐蝕；管子內(nèi)部深處通過內(nèi)窺鏡檢查管子其腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)基本無明顯腐蝕。該主機(jī)冷卻器共882根列管，通過對(duì)所有列管進(jìn)行腐蝕深度測(cè)量，其中，95根換熱管腐蝕超過原壁厚的20%，占總換熱管數(shù)量的10.7%。

1.2前后端蓋腐蝕

前后端蓋材料為鑄鐵，前后端蓋因腐蝕已修理了多次，此次勘驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腐蝕問題仍異常嚴(yán)重，出現(xiàn)大面積潰爛狀腐蝕深坑，后端蓋邊緣部位幾乎腐蝕穿孔，前端蓋中間隔板已腐蝕穿孔，密封面因腐蝕基本失去隔離密封作用。

2 腐蝕原因分析

2.1換熱管端口內(nèi)表面的腐蝕

1)富氧的海水是管子腐蝕的主要原因。由于海水中溶解有豐富的氧，銅被氧化成氧化亞銅保護(hù)膜；但在海水中氯離子和氫氧根離子的共同作用下，氧化亞銅保護(hù)膜被破壞，亞銅離子形成堿式氯化銅，該層容易被流動(dòng)海水沖走，如此反復(fù)，導(dǎo)致銅的不斷腐蝕。

2)端部的紊流狀態(tài)加速了換熱管的表面腐蝕速度。端部紊流對(duì)換熱器表層腐蝕產(chǎn)物不斷沖擊，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物的剝離，加速了局部腐蝕速度。

3)脹管破壞了管內(nèi)的原始表面狀態(tài)。管子端部脹管時(shí)，破壞了表面的保護(hù)膜，可加速管子的腐蝕。

4)電化學(xué)保護(hù)措施不足是換熱管腐蝕的另一重要因素。從換熱管脹管部位連成片的蝕坑形貌可以看出，有明顯的沿晶腐蝕特征。經(jīng)計(jì)算可知，該冷卻器列管內(nèi)海水平均流速為1.9 m/s，對(duì)于含鎳銅合金來說，平均1.9 m/s流速并不高，因而沒有出現(xiàn)一般的沖刷腐蝕現(xiàn)象，流速作用主要是加速了腐蝕產(chǎn)物的傳輸，只是加速腐蝕的因素之一，缺乏有效的防腐蝕措施是換熱管加速腐蝕的重要因素。

2.2端蓋內(nèi)表面的腐蝕

1)端部犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)安裝時(shí)存在缺陷，降低了其保護(hù)效果。從端部剩余的鋅陽(yáng)極可以看出，雖然鋅塊大部分消耗完，但端蓋腐蝕仍十分嚴(yán)重，說明鋅與端蓋的連接存在一定的問題，在鋅陽(yáng)極消耗時(shí)未能有效地保護(hù)端蓋和換熱管內(nèi)表面。

2)端蓋部分成為了犧牲陽(yáng)極，但效果有限。研究資料表明：灰口鑄鐵在流速3 m/s時(shí)腐蝕速度為1.0 mm/a，而冷卻器端蓋的腐蝕速度接近10 mm/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論腐蝕速度。整體考慮冷卻器的結(jié)構(gòu)，認(rèn)為冷卻器的端蓋在使用過程中充當(dāng)了犧牲陽(yáng)極的作用，為換熱管及端部的擋板提供了一定的電化學(xué)保護(hù)。

3 防腐蝕維修措施

針對(duì)滑油冷卻器列管和端蓋出現(xiàn)的嚴(yán)重腐蝕問題，根據(jù)腐蝕原因分析結(jié)論，分別針對(duì)端蓋和列管探討研究分析提出了2種經(jīng)濟(jì)可行的維修措施。

3.1端蓋維修措施

3.1.1 措施一

對(duì)端蓋采取焊補(bǔ)修理措施，恢復(fù)其尺寸，進(jìn)行表面處理后，采用重防腐涂料+犧牲陽(yáng)極聯(lián)合保護(hù)。具體工藝如下：①高壓淡水清洗除污除鹽，清除表面殘留的海鹽沉積物；②進(jìn)行表面處理，采用噴砂除銹，除銹等級(jí)達(dá)到規(guī)定的Sa2.5級(jí)以上；③采取堆焊的方式，對(duì)密封部位及腐蝕超標(biāo)部位進(jìn)行修補(bǔ)，然后清除表面的焊瘤焊渣，打磨光順至標(biāo)準(zhǔn)尺寸；④表面涂裝重防腐防銹底漆4道，涂裝絕緣屏蔽涂料2道，總膜厚達(dá)到400 μm以上；⑤安裝高活性鋁陽(yáng)極，保證犧牲陽(yáng)極與端蓋的電連接性，接觸電阻小于0.01 Ω。

3.1.2 措施二

更換為更耐海水腐蝕的銅合金端蓋，進(jìn)行表面處理后，采用絕緣屏蔽涂料+犧牲陽(yáng)極聯(lián)合保護(hù)。具體工藝如下：①按照原端蓋結(jié)構(gòu)及尺寸，重新加工銅合金材料端蓋；②內(nèi)表面噴砂除銹，表面粗化；③內(nèi)表面涂裝絕緣屏蔽涂料3道，總膜厚達(dá)到200 μm以上；④安裝高活性鋁陽(yáng)極，保證犧牲陽(yáng)極與端蓋的電連接性，接觸電阻小于0.01 Ω。

3.2列管維修措施

3.2.1 措施一

鑒于管道自身強(qiáng)度能夠滿足使用要求，腐蝕蝕坑進(jìn)行修補(bǔ)的目的是阻止進(jìn)一步的腐蝕，平順表面水流。防腐蝕工作包括對(duì)腐蝕坑點(diǎn)部位的防護(hù)和加強(qiáng)對(duì)冷卻列管的保護(hù)。冷卻列管修理措施分為修復(fù)和保護(hù)2方面。

1)修復(fù)。采用修補(bǔ)膠膠補(bǔ)的方法修復(fù)腐蝕坑，起到堵塞活性腐蝕坑、恢復(fù)冷卻列管內(nèi)部尺寸、順導(dǎo)海水水流的作用。采用的修補(bǔ)膠為改性環(huán)氧系修補(bǔ)膠，其固化膠性能指標(biāo)：粘接強(qiáng)度，25 ℃與銅鎳合金的抗剪強(qiáng)度20.2 MPa；固化度(DSC)為93%；耐溫，130 ℃熱老化24 h強(qiáng)度不下降；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，大于FC系環(huán)氧粉末涂料熱固化涂層的85%。

2)保護(hù)。強(qiáng)化陰極保護(hù)，確保端蓋上安裝好犧牲陽(yáng)極與冷卻器殼體的電連接性；陰極屏蔽，冷卻器管板采用絕緣涂層屏蔽，冷卻器芯管板上的保護(hù)電流損失，提高犧牲陽(yáng)極使用壽命。具體工藝如下：①除污除銹，對(duì)冷卻器芯上腐蝕部位用脫脂棉蘸2N鹽酸擦洗，銅銹多則再用氨水擦洗，去除銅銹后，再用脫脂棉蘸清水反復(fù)擦洗，將酸或氨水清洗干凈，抹去水珠，晾干；②調(diào)膠，將環(huán)氧修補(bǔ)膠按規(guī)定比例進(jìn)行配制，手工涂抹上需要修補(bǔ)的部位，按少量多次調(diào)膠，調(diào)好后熟化5 min再使用，2 h內(nèi)須用完；③修整，用D8 mm棒卷80目砂紙，將冷卻列管內(nèi)部的修補(bǔ)膠突起的部位輕磨平整，再卷240目砂紙，將表面磨光順；④檢查，用脫脂棉醮水將修補(bǔ)部位擦干凈，檢查是否存在缺陷，發(fā)現(xiàn)缺陷則需要重新修補(bǔ)；⑤管板涂漆，冷卻器管板表面上涂刷絕緣屏蔽涂料2道(注意不要將涂料涂到冷卻列管內(nèi))；⑥檢測(cè)連接電阻，用銅螺栓(或不銹鋼螺栓)、銅墊片將冷卻器端蓋與冷卻器殼體可靠安裝，確保電連接，并用萬用表進(jìn)行導(dǎo)電性檢查，接觸電阻小于0.01 Ω。

3.2.2 措施二

該冷卻器共882根列管，單程441根，對(duì)現(xiàn)有腐蝕超標(biāo)部位的95根換熱管,其中前端39根，后端56根，采用內(nèi)襯紫銅管的辦法加以解決。

1)紫銅管規(guī)格的確定。對(duì)內(nèi)襯紫銅管后流通面積減少比例I估算：

(1)

式中：N0為冷卻器單程列管總數(shù)；Nc為單程腐蝕超標(biāo)最大管數(shù)；D0為原管內(nèi)徑；D1為襯管內(nèi)徑。

選用紫銅管規(guī)格分別為D13 mm×1.5 mm、D13 mm×1.4 mm、D13 mm×1.3 mm、D13 mm×1.2 mm、D13 mm×1.0 mm，按公式(1)計(jì)算對(duì)應(yīng)的流通面積減少比例分別為：5.18%、4.88%、4.57%、4.5%、4.25%、3.6%。

2)內(nèi)襯紫銅管使用壽命估計(jì)。冷卻器列管平均流速為1.9 m/s，根據(jù)紫銅管在不同流速海水條件下腐蝕速度見表1。

表1 紫銅管在不同流速海水條件下腐蝕速度

按照2.3 m/s的流速、每天工作24 h冷卻器連續(xù)工作時(shí)間計(jì)算，針對(duì)選用的上述紫銅管規(guī)格分別為D13 mm×1.5 mm、D13 mm×1.4 mm、D13 mm×1.3 mm、D13 mm×1.2 mm、D13 mm×1.0 mm，對(duì)應(yīng)的紫銅管使用壽命為6.8 a、6.3 a、5.9 a、5.4 a、4.5 a。

根據(jù)冷卻器的使用要求達(dá)到6 a以上，且要求換熱器修理技術(shù)要求流通面積減少比例不超過5%，選擇紫銅管規(guī)格為D13 mm×1.4 mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章根據(jù)管殼式滑油冷卻器的腐蝕情況，深入分析了該冷卻器的主要腐蝕原因，并結(jié)合成熟的防腐蝕技術(shù)，分別對(duì)端蓋和列管提出2種經(jīng)濟(jì)可行的維修措施。針對(duì)腐蝕嚴(yán)重的列管重點(diǎn)提出了填補(bǔ)膠修補(bǔ)和內(nèi)襯紫銅管2種防腐蝕措施，使得列管再使用壽命達(dá)到6 a以上，對(duì)其它同類型冷卻器的防腐蝕維修具有借鑒意義。

In this paper,the main causes leading to the corrosion of the tube-shell heat exchanger of lubricating oil and seawater are analyzed.Two economic and feasible measures are put forward to repair the tube and cover combined with the mature anticorrosion technology.Aiming at the serious corrosion of the tubes,the methods of filling glue and lining with copper are developed,which can prolong the tube service life by more than six years and be reference for the anticorrosion repair to the same type of heat exchanger.

heat exchanger;corrosion;repair

何卓軍(1972-)，男，湖南汨羅人，工程師，大學(xué)本科,主要從事艦船維修管理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.014

2014-11-12