換熱器(heat exchanger),是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,
又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用更加廣泛。換熱器種類很多,但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即:間壁式、混合式和蓄熱式。北京志盛威華化工工程師長期現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)了解,換熱器大部分應(yīng)用在高溫、有腐蝕的(PH偏高或是偏低)環(huán)境中,腐蝕結(jié)構(gòu)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。換熱設(shè)備利用率的高低直接影響到煉油工藝的效率以及成本的費(fèi)用問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)換熱器在化工建設(shè)中約占投資的1/5。因此,換熱器的利用率及壽命是值得研究的重要問題。由換熱器的損壞原因來看,腐蝕是一個(gè)十分重要的原因,而且換熱器的腐蝕是大量的普遍存在的,能夠解決好腐蝕問題,就等于解決了換熱器損壞的根本。
換熱器的腐蝕主要是指板片的腐蝕。均勻腐蝕和局部腐蝕是板式換熱器不銹鋼板片腐蝕的兩大類型。換熱器介質(zhì)中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會(huì)構(gòu)成對(duì)管板和焊縫的腐蝕。研究表明,工業(yè)水無論是淡水還是海水,都會(huì)有各種離子和溶解的氧氣,其中氯離子和氧的濃度變化,對(duì)金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外,金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會(huì)影響腐蝕形態(tài)。集中在金屬表面?zhèn)€別小點(diǎn)上深度較大的腐蝕稱為孔蝕,或稱小孔腐蝕、點(diǎn)蝕。在金屬表面的縫隙和被覆蓋的部位會(huì)產(chǎn)生劇烈的縫隙腐蝕。因此,管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看,管板表面會(huì)有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物,分布著大小不等泡。以海水為介質(zhì)時(shí),還會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕。 “雙金屬腐蝕”也是管板腐蝕的一種常見現(xiàn)象。北京志盛威華化工有限公司防腐涂料研究工程師長期對(duì)換熱器腐蝕總結(jié)腐蝕種類:常見的局部腐蝕有縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和磨損腐蝕等類型。在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)的作用下,并且經(jīng)常是在和物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下金屬產(chǎn)生的破壞,也即金屬在它所處環(huán)境的作用下所產(chǎn)生破壞。
1、應(yīng)力腐蝕、換熱器、熱交換器產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕必須具備特定的腐蝕環(huán)境和足夠大的拉伸應(yīng)力。Cl- 是造成應(yīng)力腐蝕的另一個(gè)主要因素。Cl- 半徑小,穿透力極強(qiáng),很容易穿透保護(hù)膜內(nèi)極小的孔隙,破壞局部鈍化膜而進(jìn)入裂縫尖端生成HCl,產(chǎn)生自加速催化加速腐蝕過程,同時(shí)H+ 在尖端析出,滲入裂縫前緣,可使金屬脆化[ 2 ]。溫度是引起應(yīng)力腐蝕破裂的重要因素。溫度愈高時(shí)引起腐蝕的Cl- 濃度越低,也就愈易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。
2、電化學(xué)腐蝕、換熱器、熱交換器電化學(xué)腐蝕是最為廣泛的一種金屬的腐蝕。當(dāng)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)部的金屬長期處于水溶液中或潮濕的大氣中,金屬表面會(huì)形成一種微電池,也稱腐蝕電池。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),使陽極發(fā)生溶解,陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。使得冷卻水系統(tǒng)內(nèi)金屬腐蝕不斷進(jìn)行,進(jìn)而威脅到系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
3、化學(xué)腐蝕、換熱器、熱交換器化學(xué)腐蝕中溫度對(duì)化學(xué)腐蝕影響甚大。鋼鐵在干燥空氣中不易腐蝕,但在高溫下易被氧化生成氧化皮,其滲碳體易發(fā)生脫碳反應(yīng),使鋼鐵的表面強(qiáng)度和疲勞極限降低。
4、生物腐蝕、換熱器、熱交換器生物腐蝕主要是與冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)水等介質(zhì)接觸的金屬表面上易引起生物腐蝕。生物腐蝕的原因是由于生物體會(huì)以有機(jī)緩蝕劑為食物,生物代謝產(chǎn)生酸,破壞金屬耐腐蝕保護(hù)層,生物新陳代謝耗氧,造成金屬表面O2 濃度不均而引起氧濃差腐蝕。
經(jīng)過多年的研究開發(fā),結(jié)合現(xiàn)場的大量的換熱器防腐施工經(jīng)驗(yàn)現(xiàn),北京志盛威華化工有限公司開發(fā)的ZS-822復(fù)合陶瓷高溫防腐涂料,涂料耐溫高,涂刷在換熱器、熱交換器上,在高溫下形成致密的陶瓷釉面,硬度可以達(dá)到7H,涂層光滑自潔,抗沖擊,可以長期耐酸耐堿腐蝕,附著力強(qiáng),防水防油,也可以耐住有機(jī)溶劑的腐蝕浸泡。在有一種防腐涂料,它能耐住強(qiáng)溶劑和混合溶劑的長期浸泡,能耐住濃硫酸、濃鹽酸的氧化腐蝕,能耐住強(qiáng)酸的腐蝕,能耐住高溫氯氣的腐蝕,能耐住氫氣腐蝕,能耐住高溫海水腐蝕、能耐住在1000℃高溫下防水防腐蝕,而且這種防腐涂料耐磨自潔性好,這種志盛威華防腐涂料可以堪稱目前世界上最強(qiáng)的換熱器、熱交換器上防腐涂料。
換熱器、熱交換器除了用專用的ZS陶瓷防腐涂料減少腐蝕,延長使用壽命還可以通過其他方法解決,①、降低介質(zhì)的侵蝕性,可以通過除去介質(zhì)中的溶解氧和氧化劑以控制應(yīng)力腐蝕,降低介質(zhì)中Cl- 的質(zhì)量濃度,嚴(yán)格控制介質(zhì)中硫的質(zhì)量濃度也是控制應(yīng)力腐蝕的有效措施。②、完善換熱器結(jié)構(gòu)構(gòu)造,為避免殘留液和沉積物的滯留,焊接時(shí)盡量采用雙面對(duì)接焊和連續(xù)焊,避免搭接焊和點(diǎn)焊。在焊接工藝中應(yīng)100%填補(bǔ)焊絲, 以保證焊縫成型良好。③、減小殘余應(yīng)力,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),引起應(yīng)力腐蝕破裂的應(yīng)力主要是殘余應(yīng)力,而殘余應(yīng)力主要是由冷加工以及焊接引起的內(nèi)應(yīng)力所構(gòu)成。對(duì)冷加工件和焊接件進(jìn)行熱處理,有助于消除殘余應(yīng)力,從而也有助于防止應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生。常采用應(yīng)力退火熱處理消除殘余應(yīng)力或其他消除殘余應(yīng)力的方法,如水壓試驗(yàn)、振動(dòng)時(shí)效及錘擊等。④、電化學(xué)保護(hù)法,應(yīng)力腐蝕斷裂是應(yīng)力作用下的陽極溶解過程。因此,可以采用電化學(xué)保護(hù)的方法控制。電化學(xué)保護(hù)方法不但可以防止應(yīng)力腐蝕斷裂, 而且在保護(hù)參數(shù)選用得當(dāng)?shù)臈l件下即使產(chǎn)生了裂紋仍可使其停止擴(kuò)展??刹捎脿奚枠O保護(hù)或表面噴涂耐蝕金屬的方法。⑤、加入緩蝕劑,緩蝕劑防止腐蝕不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破裂發(fā)生在活化電位區(qū),必須使用吸附型緩蝕劑對(duì)其覆蓋。在金屬表面形成致密吸附膜,抑制了金屬腐蝕過程。6、清洗換熱器、熱交換器,北京志盛威華防腐涂料專家建議,換熱器、熱交換器清洗可采用循環(huán)清洗,通過泵把清洗液打入循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán),這種方式對(duì)板片結(jié)垢后的清洗效果較好。第二種是拆開清洗,如果換熱器通道被雜質(zhì)堵塞時(shí)就只有拆開來逐個(gè)清洗。換熱器的清洗一般選用有較強(qiáng)的滲透、剝離、清洗和緩蝕能力的清洗藥劑,進(jìn)行了投運(yùn)前的清潔處理,可使腐蝕事故大大減少。