管殼式換熱器腐蝕與防腐關(guān)鍵技術(shù)研究

賈南

摘 要：管殼類(lèi)換熱器在石油化工領(lǐng)域、制藥領(lǐng)域中有著十分廣泛的應(yīng)用。但是從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，管殼類(lèi)換熱器在使用的過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)了腐蝕問(wèn)題。為此，文章在闡述管殼類(lèi)換熱器腐蝕類(lèi)型和原有的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際就管殼類(lèi)換熱器的防腐蝕關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：管殼類(lèi)換熱器；腐蝕；防腐蝕技術(shù)

管殼式換熱器又稱(chēng)列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。從應(yīng)用實(shí)際情況來(lái)看，這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作可靠，可以被作為各類(lèi)結(jié)構(gòu)材料的制造使用，且在制作完成之后能夠在高溫高壓的環(huán)境下使用。但是再使用的過(guò)程中管殼式的換熱器還會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，嚴(yán)重威脅了管殼式換熱器的正常使用。為此，文章結(jié)合實(shí)際就管殼式換熱器的防腐蝕技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探究。

一、管殼式換熱器腐蝕成因

（一）設(shè)計(jì)原因

在查找相關(guān)資料之后發(fā)現(xiàn)，管殼式換熱器在進(jìn)行換熱操作的時(shí)候，冷熱兩流體的流道選擇需要遵循以下幾個(gè)方面的原則：第一，對(duì)于不干凈或者容易出現(xiàn)污垢的管程，需要及時(shí)清理管內(nèi)。第二，腐蝕性流體需要走管程，從而避免管束和殼體同時(shí)受腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。第三，高壓流體或者容易聚合的流體需要走管程，且不管是怎樣的污垢特點(diǎn)都需要被放置在管側(cè)。

（二）水質(zhì)原因

采暖系統(tǒng)所使用的循環(huán)水往往是除氧之后的中性水，在這樣的環(huán)境中，02是對(duì)換熱器腐蝕最為嚴(yán)重的雜質(zhì)。在不含有氧氣的中性水中，系統(tǒng)就金屬表面鐵原子在失去電子之后會(huì)變成二價(jià)離子。在水中氧氣存在的時(shí)候，F(xiàn)e（OH）2會(huì)進(jìn)一步氧化成不溶于水的氫氧化鐵沉淀，在沉淀的作用下陽(yáng)極周?chē)蔫F離子會(huì)轉(zhuǎn)入到水溶液中，加速了管殼式換熱器的腐蝕。

（三）溫差應(yīng)力原因

換熱管和管板連接部位、管子和折流板的交接位置往往是熱應(yīng)力比較集中的區(qū)域，在熱應(yīng)力集中的情況下脹管部位往往會(huì)出現(xiàn)裂紋。在管子和管板出現(xiàn)裂縫的時(shí)候也會(huì)伴隨出現(xiàn)銨離子聚集濃度差，由此容易在管壁和折流板的位置上出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。

（四）振動(dòng)原因

在管殼換熱器中由于設(shè)置了折流板，在管殼操作的過(guò)程中流體往往是橫向操作的。伴隨設(shè)備大型化和殼程流動(dòng)速度的加快，橫向流誘發(fā)的換熱管振動(dòng)事件逐漸增多，突出表現(xiàn)為管子和周?chē)R近管子或者折流板空內(nèi)壁發(fā)生撞擊，導(dǎo)致管子受到磨損。

（五）管理原因

在采暖系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，相關(guān)人員往往沒(méi)有制定相應(yīng)的加藥制度，由此使得循環(huán)水的腐蝕、污垢累積、微生物和藻類(lèi)的生長(zhǎng)始終處于一種失控的狀態(tài)，導(dǎo)致汽水換熱器和其他換熱設(shè)備使用腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。另外，采暖系統(tǒng)停止運(yùn)行的初期如果沒(méi)有及時(shí)對(duì)換熱器進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，那么就會(huì)使得換熱器長(zhǎng)期處于一種封閉的環(huán)境中，在大量空氣進(jìn)入之后往往就會(huì)為系統(tǒng)腐蝕創(chuàng)設(shè)條件。

二、管殼式換熱器腐蝕控制策略

（一）管殼式換熱器操作控制的控制

換熱器在開(kāi)車(chē)的時(shí)候首先需要應(yīng)用噴管來(lái)將容器內(nèi)的氣體和冷凝水完全排出，之后將冷流體充滿(mǎn)容器，關(guān)閉入口，緩慢的注入熱流體。在這個(gè)操作的時(shí)候需要注意液體的加熱升溫速度在至少在每秒0.06攝氏度，并在操作的時(shí)候盡可能使得長(zhǎng)度方向的溫度梯度控制在每米30.4攝氏度，通過(guò)這類(lèi)操作使得流體導(dǎo)入所形成的管子和殼體之間的熱膨脹差控制在最小的范圍內(nèi)。在停車(chē)的時(shí)候，需要將熱流體的流動(dòng)速度逐漸減少到零，之后快速停止冷流體流動(dòng)，從而使得熱流體在冷卻過(guò)程中的不等量收縮達(dá)到最小。在停機(jī)之后，需要應(yīng)用干燥的壓縮空氣將換熱器中的流體排放出來(lái)，從而在開(kāi)停車(chē)操作的時(shí)候?qū)⒗瓚?yīng)力降低到最低，避免出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

（二）維修工藝的管控

在試壓操作中如果發(fā)現(xiàn)接頭泄露的問(wèn)題，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)接頭脹管修復(fù)的重視。接頭在發(fā)生脹管的時(shí)候可以對(duì)周?chē)墓茏舆M(jìn)行再次脹管處理，從而避免出現(xiàn)縫隙。管子在發(fā)生泄露的時(shí)候，相應(yīng)使用的堵管方法也需要慎重，在可以更換管子的時(shí)候盡量換管，從而避免較大的溫差應(yīng)力以及溫度應(yīng)力伴隨出現(xiàn)的腐蝕。在保溫層破損之后需要盡早應(yīng)用防止水分的施工方法修復(fù)。在應(yīng)用化學(xué)清洗換熱器污垢的時(shí)候需要在清洗之后將殘留液排出，從而避免出現(xiàn)殘留液腐蝕換熱器的情況。

（三）水處理工藝控制

在循環(huán)冷卻淡水中可以通過(guò)添加緩蝕劑的方式來(lái)降低腐蝕，在這個(gè)操作的過(guò)程中可以將阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、緩蝕劑配合使用，由此組成水質(zhì)穩(wěn)定劑。鉻酸根離子是一種陽(yáng)極抑制劑，陽(yáng)極抑制劑和陰極抑制劑的結(jié)合能夠達(dá)到理想的防腐蝕效果。另外，水處理工藝技術(shù)還包含軟化、除氧、除銨、除磷酸鹽等技術(shù)，通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用有效控制水中的酸堿值和氧氣含量，避免出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象。

（四）電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)具體包含陽(yáng)極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種，其中，陽(yáng)極保護(hù)一般適合用在換熱器工藝物料的一側(cè)，在使用的過(guò)程中陽(yáng)極保護(hù)在外加電流的作用下會(huì)使得金屬電位朝著正方向移動(dòng)，從而使得金屬鈍化之后進(jìn)入到鈍化區(qū)，從而降低腐蝕速度。陰極保護(hù)則是能夠和保護(hù)性的涂層配合使用，比如在淡水冷卻器使用富鋅涂料之后，能夠和陽(yáng)極保護(hù)聯(lián)合使用，由此簡(jiǎn)化輔助陽(yáng)極的安排，降低所需要的電流，取得了良好的應(yīng)用效果。

（五）設(shè)計(jì)、制造以及安裝工藝

在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要將蒸汽放在管程側(cè)，并在使用的過(guò)程中避免高速氣體流經(jīng)殼程。考慮到蒸汽冷凝液的溶解物質(zhì)包含氧氣和二氧化碳，兩種氣體的使用具有較強(qiáng)的腐蝕性。為此，在安裝制造的時(shí)候管排需要略微的發(fā)生傾斜，從而確保冷凝液能夠及時(shí)排出。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，管殼式換熱器是當(dāng)前化工行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展應(yīng)用比較廣泛的一種換熱器，具體由殼體、管板、折流擋板等零部件共同組成。管殼式換熱器在加熱操作的時(shí)候，殼體一般會(huì)經(jīng)由封頭的連結(jié)管進(jìn)入，之后在管內(nèi)流動(dòng)一段時(shí)間之后從封頭的另外一端出口管流出，這一流程被稱(chēng)作是管程。另外一種流體會(huì)從接管進(jìn)入，從殼體的另外一個(gè)接管中流出，被稱(chēng)作是殼程。在管殼式換熱器的大規(guī)模使用下，受其構(gòu)造、材質(zhì)、冷卻水性質(zhì)等因素的影響，在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)各種形式的泄露問(wèn)題，嚴(yán)重危害了化工企業(yè)的安全生產(chǎn)。為此，在對(duì)管殼式換熱器使用的過(guò)程中需要相關(guān)人員充分利用最新技術(shù)形式來(lái)完成防腐蝕工作。

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（作者單位：撫順石化石油二廠烷基化車(chē)間）