換熱器是化工生產過程中的重要設備,約占建廠投資費用的20%,占工藝設備總重量的40%,在生產運行過程中由于腐蝕、沖刷等作用,使換熱器遭到破壞,使用壽命縮短,造成巨大的經濟損失。據統計,僅石油化工行業每年需要更換的整體換熱設備約為2500臺,消耗鋼材13000t,直接經濟損失約為2億元,停車檢修的間接損失更大,約為設備費用的數倍至數十倍。因此,解決好化工換熱器的腐蝕問題,可以帶來巨大的經濟效益。 換熱器設備防腐蝕采用的方法主要四種:耐腐蝕材料生產制造、設備運行過程采用電化學保護、制造材料中添加緩蝕劑、設備表面采用防腐蝕涂層。
一、耐腐蝕材料
采用耐蝕材料(如雙目不銹鋼、哈氏合金、鈦、鈦合金、銅以及目前較為先進的氟塑料材質等)生產制造換熱器管束設備,這些材料耐腐蝕性強,可以有效提高換熱器的使用壽命,但這些高耐腐蝕性的材料價格昂貴,制造成本高,一次性投入的成本大,企業一般難以接受,推廣困難。
二、電化學保護法
電化學保護法分為陰極和陽極保護。一般來說大型換熱器常釆用外加電流陰極保護,小型海水換熱器則多用犧牲陽極的陰極保護,可在一定程度上減緩換熱器的腐蝕。
陰極保護是利用外加直流電源,使金屬表面上的陽極變為陰極而受到保護。這種方法消耗電量大,費用高,采用極少。
陽極保護是把被保護的設備接以外加電源的陽極,使金屬表面生成鈍化膜,從而達到保護的目的。通過采用犧牲陽極保護技術可以提高換熱器的使用壽命,但這一技術的保護作用僅限于管子入口處的有限長度內, 管內深處難以實現陰極保護,所以犧牲陽極保護法在換熱器上的應用受到了很大限制。
三、添加緩蝕劑法
在腐蝕性介質中,加入少量的某些物質,而這些物質能使金屬的腐蝕大大降低,甚至停止,這類物質稱為緩蝕劑。緩蝕劑的加入應以不影響生產工藝和產品質量為原則。比如在碳鋼中進行滲鋁和滲鋅工藝,滲鋁和滲鋅技術工藝、特別是滲鋅技術工藝,可以大幅度提高換熱器的使用壽命,具有廣闊的前景。滲鋁是上世紀發展起來的金屬表面防護手段 之一,將鋁元素滲入工件表面層的化學熱處理工藝稱為滲鋁,它可以提高鋼鐵、非鐵金屬及合金的抗高 溫氧化和抗燃氣腐蝕的能力,在大氣、硫化氫、二氧 化碳、大氣和海水等介質中具有良好的耐蝕性。滲鋅是鋼鐵材料防腐蝕的經濟普遍的方法之一,它是在鋅的熔點溫度以下使活性鋅原子滲 入工件表面的化學熱處理工藝。
四、防腐蝕涂層法
在金屬表面,通過一定的涂覆方法,覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護層,以避免金屬表面與腐蝕介質的直接接觸。這種技術方法經濟有效,最初用于防止氣體介質腐蝕,所用涂料大部分為有機高分子混合物溶液,常用的涂料有TH-901、TW99等涂料?!,F在人們逐漸向防油及防溶劑涂料、高溫涂料、重防腐涂料及特殊環境用涂料方向發展。?對換熱器進行整體鎳磷化學鍍,形成鐐磷鍍層,也是提高換熱器使用壽命的一個有效途徑。