防腐技術在管殼式換熱器中的應用

楊奎，王小軍

（延安煉油廠機動設備部，陜西 延安 727406）

在能源、化工、制造業(yè)等領域，管殼式換熱器應用的十分廣泛，其主要包含殼體本身、換熱管、管板、擋板等零件。當前隨著我國制造業(yè)技術的不斷發(fā)展，管殼式換熱器的材質也開始豐富起來，包含不銹鋼、石墨、碳鋼等等，甚至也出現(xiàn)陶瓷等新材料構成的管殼式換熱器。管殼式換熱器的工作作用顧名思義，主要集中于換熱，其工作原理主要是透過換熱管壁厚實現(xiàn)熱傳導，將熱量傳遞到殼體內(nèi)部以及和換熱管外壁接觸的流體上，流體得到熱量，通過自身的傳導輻射和對流，實現(xiàn)下一波的熱量傳遞，達到熱量交換的目的。整體而言，換熱器是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中冷熱交替熱量交換的重要機動設備。然而在管殼式換熱器運行的過程中，由于存在加工流程之間的差別，可能會導致各種各樣故障的出現(xiàn)，例如殼體內(nèi)部腐蝕出現(xiàn)串流以及內(nèi)流問題、殼體內(nèi)部流體折流問題、安裝尺寸不合適、噪聲振動泄漏等問題。其中腐蝕問題是管殼式換熱器的常見問題之一，腐蝕問題往往會帶來管殼式換熱器內(nèi)部穩(wěn)定性的減弱，為平穩(wěn)安全生產(chǎn)帶來隱患。鑒于此，下文將在分析管殼式換熱器腐蝕原因的基礎上分析防腐技術在管殼式換熱器中的應用。

1 管殼式換熱器腐蝕類型概述

腐蝕是管殼式換熱器在運行過程中最為常見的問題之一，腐蝕漏的原因也較為多種多樣，通常集中于連接原因，封頭和殼體本身之間連接不嚴、螺絲松動，導致腐蝕情況的發(fā)生。同時也可能存在由于密封零件長期實效導致密封效果不好，進而發(fā)生滲漏情況。有的企業(yè)是由于換熱管本身和殼體等金屬材料接觸時間過長，沒有能夠對于腐蝕位置進行清洗和處理，長期腐蝕形成局部的殼體和管壁損壞，形成較大的空洞導致泄漏。部分情況是由于流體在管內(nèi)或者殼內(nèi)流速過大過快導致的震動性泄漏腐蝕，有的是由于生產(chǎn)環(huán)境的選擇和介質的選擇失誤而導致的換熱器腐蝕，這種稱之為應力或者電化學腐蝕。較少情況下，還可能出現(xiàn)由于換熱器或者殼體本身存在制造型缺陷，而導致的管殼式換熱器腐蝕速度加快程度加強等問題。

2 防腐技術在管殼式換熱器中的應用

對于管殼式換熱器的防腐，可從宏觀和微觀兩個角度進行深入思考。從宏觀角度而言，防腐技術在管殼式換熱器中的應用主要有：涂層保護防腐、鍍層防腐、表面氧化防腐、物理加工防腐以及電化學防腐的方式。涂層保護防腐主要是對于金屬的表面材質進行涂層，例如油漆油脂等，將其與流體隔離開來；鍍層防腐的技術是通過電鍍的方式進行耐腐蝕金屬的涂層覆蓋；表面氧化方就是在金屬的氧化表面形成良好的氧化物保護膜作為涂層；物理加工的方式主要是改變金屬的內(nèi)部組成，通過物理溶解等方式提升結構的防腐性能；電化學保護法是利用化學方式進行陽極陰極的保護，實現(xiàn)電流的陰極保護。除了宏觀角度外，從微觀的角度可以針對不同類型的腐蝕進行管殼式換熱器的防腐工作，下文將從應力腐蝕、電化學腐蝕等角度從微觀層面探討防腐技術在管殼式換熱器中的應用。

2.1 應力腐蝕的原因及防腐技術應用

應力腐蝕主要是指由于拉應力和具有腐蝕性的介質共同作用，導致金屬或者合金的破壞，進而導致內(nèi)部結構破裂，主要原因就在于內(nèi)部拉應力的腐蝕，表現(xiàn)特征為金屬的表面很難發(fā)覺。但是通過顯微鏡或者其他工具放大內(nèi)部組織，就會發(fā)現(xiàn)金屬內(nèi)部具有不同大小的裂紋。后果主要表現(xiàn)為以下三種情況：第一是由于振動頻率過大導致管板互相連接的位置超過疲勞限度，進而導致管子的疲勞性斷裂；第二種是殼體內(nèi)部的換熱器固定在管板上，能夠穿過一定數(shù)量的折流板，折流板和應力之間的摩擦導致管壁迅速變薄甚至破裂；第三種情況是應力振動幅度過大，導致相鄰或者相近的換熱器之間發(fā)生應力振動，導致?lián)Q熱器的磨損。應力腐蝕情況下防腐技術在主要集中在環(huán)境改善、流體管理、應力管理和金屬合金管理中：在環(huán)境條件上，積極建設適宜的溫度和濕度，保障設備在適合的條件下進行運轉；在流體管理中，控制好流體的速度避免過快導致的腐蝕；在介質和合金的選擇上，應當重視合金成分的記錄，保障應力和金屬結構之間的相對穩(wěn)定。

2.2 電化學腐蝕的原因及防腐技術應用

在進行管殼式換熱器防腐相關研究中，電化學腐蝕也是一個不可忽視的環(huán)節(jié)。在實施換熱板和管板的相關焊接中，由于采取手工電焊的方式，加工的工藝水平和工人的操作能力都有所區(qū)別，因此導致焊縫存在不同程度的問題，可能有夾渣或者氣孔等的存在，焊縫內(nèi)部就存在電化學腐蝕的可能性。在列管換熱器實際操作中，部分管板存在流體之間加工冷卻的問題，其中的鹽類或者其他化學物質會對焊縫產(chǎn)生不同程度的腐蝕，這就是電化學腐蝕的存在原因。對于電化學腐蝕的問題，無論是何種類型的水，都具有不同數(shù)量的離子和氧氣，其濃度決定了腐蝕變形發(fā)生的程度。因此在防腐技術應用中，主要從工業(yè)水的離子含量檢測以及焊接方式的防腐升級入手，采取縫隙焊接和點防腐蝕焊接的方式進行。

2.3 其他類型腐蝕的原因及防腐技術應用

其他多種類型的腐蝕中，很多管板表面可能發(fā)生腐蝕和沉積物的問題，因此有大小不同的凹坑可能出現(xiàn)，通過工業(yè)用水的方式，可能會發(fā)生較為不常見的電偶腐蝕問題。同時，因為換熱器管板接觸方式不同，化學介質的存在也會導致雙金屬發(fā)生腐蝕的可能性。除此以外，部分管板由于存在長期腐蝕介質的不良環(huán)境，具有沖蝕作用發(fā)生的條件，因此對于固定的換熱器而言，還可能存在流體流通而導致的溫差問題，產(chǎn)生溫差應力，最終導致?lián)Q熱器失效。管殼式換熱器實踐中，可以通過抗化學腐蝕材料選擇的方式進行防腐技術的應用，通常結合自身的經(jīng)濟成本和應用需求。由于不同類型的管殼式換熱器存在區(qū)別，因此應當選擇適當?shù)姆栏g原料，并且作用于100%的固體上，保障可揮發(fā)性物質的量在合理范疇內(nèi)，這樣能夠在更為封閉的環(huán)境中使用和施工。這種方式尤其對于雙金屬和電偶腐蝕具有良好的收效，耐沖刷等性能更好，形成一個長期化的防腐保護涂層，從根本上能夠實現(xiàn)防腐技術的應用。

2.4 高分子材料防腐技術的實踐

對于管殼式換熱器而言，高分子材料防腐技術是一種較為先進的防腐技術，通過高分子聚合物等形式，將其作為基料，同時在固化劑固化作用的基礎上形成一種復合型的防腐材料，在防腐性能上，能夠實現(xiàn)對于管殼式換熱器豐富的協(xié)同效應，推動復合材料的性能提升，具備更好的粘接力、抗化學腐蝕性和機械性能提升性能，當前在金屬設備的防腐中已經(jīng)具有較為廣泛的應用，能夠保護金屬設備提升抗磨損、抗劃傷等性能，從化學角度而言能夠實現(xiàn)設備化學防腐技術的提升。高分子材料防腐具有更為簡單的工藝，防腐的效率和性價比都很高，能夠保障運轉效率的同時實現(xiàn)防腐技術應用，其具體的實施步驟如下：首先對于滲漏焊接位置進行再次焊接處理，進而對于其表面進行噴砂，將氧化物和其他污物去除，保障金屬原色的露出，同時打磨表面使其具有一定的粗糙度；其次進行表面清洗相關油污的去處，針對可能發(fā)生的列管問題進行焊接，對管口進行倒角處理，如果連接部分存在脹接問題，則通過列管的方式進行切割將其多余部分處理好，再進行倒角，為后續(xù)高分子材料的涂抹做好最后準備；最后根據(jù)比例進行索雷碳納米聚合物材料的調(diào)和，將其均勻涂抹到管殼式換熱器的各個部位，厚度把控在1～2mm之間，對于滲漏部位進行著重處理，管內(nèi)延伸10mm左右的深度，通過加熱的方式實現(xiàn)固化，保障性能達到防腐要求。

3 結語

通過上文對于管殼式換熱器的相關討論不難發(fā)現(xiàn)，防腐技術在管殼式換熱器中的應用具有積極意義，本文也分別從宏觀和微觀的角度，提出涂層保護防腐、鍍層防腐、表面氧化防腐、物理加工防腐以及電化學防腐等常見防腐技術。具體實踐中，還應結合企業(yè)管殼式換熱器狀態(tài)、設備運作環(huán)境、設備經(jīng)費預算、技術人員技術水平等相關軟硬件條件進行防腐技術的選擇。