換熱器結(jié)垢腐蝕的原因及防腐措施

化工廠換熱器在換熱過程中都存在著結(jié)垢堵塞和腐蝕問題，影響化工廠安全生產(chǎn)，針對(duì)換熱器結(jié)垢和腐蝕的原因和危害，小編總結(jié)了常見的結(jié)垢和腐蝕處理措施，為解決換熱器結(jié)垢和腐蝕問題提供借鑒！

換熱器在化工生產(chǎn)中占有重要地位，而換熱器機(jī)組結(jié)垢腐蝕，導(dǎo)致傳熱不夠而被迫停車清洗或者換熱器的更換，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響安全生產(chǎn)的進(jìn)行，更會(huì)增加企業(yè)運(yùn)行的成本。

結(jié)垢原因

1、顆粒污垢

懸浮于流體的固體微粒在換熱表面上的積聚，一般是由顆粒細(xì)小的泥沙、塵土、不溶性鹽類、膠狀物、油污等組成。

當(dāng)含有這些物質(zhì)的水流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，形成垢下腐蝕，為某些細(xì)菌生存和繁殖提供溫床。當(dāng)防腐措施不當(dāng)時(shí)，終導(dǎo)致?lián)Q熱表面腐蝕穿孔而泄漏。

2、生物污垢

除海水冷卻裝置外，一般生物污垢均指微生物污垢。循環(huán)水系統(tǒng)中常見的微生物主要是鐵細(xì)菌、真菌和藻類。

鐵細(xì)菌能把溶于水中的Fe2+ 轉(zhuǎn)化為不溶于水的Fe2O3 的水合物，在水中產(chǎn)生大量鐵氧化物沉淀以及建立氧濃差腐蝕電池，腐蝕金屬。

且循環(huán)水系統(tǒng)中的藻類常在水中形成金屬表面差異腐蝕電池而導(dǎo)致沉積物下腐蝕。塊狀的還會(huì)堵塞換熱器中的管路，減少水的流量，從而降低換熱效率。

3、結(jié)晶污垢

在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，隨著水分的蒸發(fā)，水中溶解的鹽類（如重碳酸鹽）的濃度增高，部分鹽類因過飽和而析出，而某些鹽類則因通過換熱器傳熱表面時(shí)受熱分解產(chǎn)生沉淀。這些水垢由無機(jī)鹽組成、結(jié)晶致密，被稱為結(jié)晶水垢。

4、腐蝕污垢

具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對(duì)換熱表面腐蝕而產(chǎn)生的污垢。腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的 pH 值等因素。

通常，冷卻管中的污垢冷卻管一般為紫銅管和黃銅管，金屬腐蝕主要是較高溫度下(40～50℃)的氧腐蝕，污垢以銅或銅合金腐蝕產(chǎn)物和鈣鎂沉淀物為主，從而造成大量腐蝕污垢。

5、凝固污垢

流體在過冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當(dāng)水低于冰點(diǎn)而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對(duì)這種污垢影響很大。

金屬腐蝕

換熱器大多數(shù)是金屬質(zhì)地，而在自然界中大多數(shù)金屬常以礦石的形式，即金屬化合物的形式存在，而腐蝕則是一種金屬回復(fù)到自然狀態(tài)的過程。

換熱器的腐蝕主要是指板片的腐蝕。與水質(zhì)不純、大氣對(duì)水的污染、管內(nèi)壁面狀況以及水流速大小等因素均有著密切關(guān)系。

1、化學(xué)腐蝕

金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過程。

2、電化學(xué)腐蝕

金屬表面與電解質(zhì)溶液因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕是普遍、常見的腐蝕。電化學(xué)腐蝕通常又以應(yīng)力腐蝕破裂、點(diǎn)蝕(小孔腐蝕)、縫隙腐蝕等局部腐蝕的形式出現(xiàn)。

3、應(yīng)力腐蝕

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*，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)入裂縫生成HCl，產(chǎn)生自加速催化加速腐蝕過程，同時(shí) H+ 在析出，滲入裂縫前緣，可使金屬脆化。

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。

4、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。

換熱器防腐蝕的六項(xiàng)措施

1、合理的工藝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)，將蒸汽放在管程側(cè)，避免高速氣體流經(jīng)殼程。殼程有較大流量介質(zhì)時(shí)，可以設(shè)計(jì)多個(gè)殼程入口，緩沖壓力，另外應(yīng)設(shè)置防沖板，減少高速流體對(duì)設(shè)備造成的沖刷腐蝕。

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)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。

另外，管束起吊必須采用尼龍帶，保證金屬表面平整、無劃痕、能夠順利入殼。

2、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、銅等)，這些材料耐腐蝕性強(qiáng)，可以提高換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價(jià)格昂貴，制造成本高，一次性投入的成本大，企業(yè)一般難以接受，推廣困難。

3、電化學(xué)保護(hù)法

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?陽極保護(hù)或表面噴涂耐蝕金屬的方法。

陰極保護(hù)：

利用外加直流電源，使金屬表面上的陽極變?yōu)殛帢O而受到保護(hù)。這種方法消耗電量大，費(fèi)用高，采用極少。

陽極保護(hù)法：

把被保護(hù)的設(shè)備接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達(dá)到保護(hù)。碳鋼換熱器的造價(jià)低，但耐腐蝕性差。

通過采用犧牲陽極保護(hù)技術(shù)可以提 高換熱器的使用壽命，但這一技術(shù)的保護(hù)作用于管子入口處的有限長(zhǎng)度內(nèi), 管內(nèi)深處難以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，所以犧牲陽極保護(hù)法在換熱器上的應(yīng)用受到了很大限制。

4、添加緩蝕劑法

在腐蝕性介質(zhì)中，加入少量的某些物質(zhì)，而這些物質(zhì)能使金屬的腐蝕大大降低，甚至停止，這類物質(zhì)稱為緩蝕劑。圖6是使用緩蝕劑前后的對(duì)比，緩蝕劑的加入應(yīng)以不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量為原則。

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。

5、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(hù)層，以避免金屬表面與腐蝕介質(zhì)的直接接觸。

這種技術(shù)方法有效，初用于防止氣體介質(zhì) 腐蝕，所用涂料大部分為有機(jī)高分子混合物溶液。現(xiàn)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(huán)境用涂料方向發(fā)展。

6、換熱器運(yùn)行換熱器開車時(shí)，現(xiàn)將冷流體充滿容器，關(guān)閉入口，再將熱流體題緩慢注入，盡量使導(dǎo)入流體而形成的管子與殼體之間的熱膨脹差為小。

停車后，用干燥壓縮空氣將換熱器中所有的流體排除，這樣可以將應(yīng)力降到小，避免應(yīng)力腐蝕。在開車過程中，上下水閥保持全開狀態(tài)，避免流速減慢，介質(zhì)中雜質(zhì)沉淀在管式表面造成結(jié)垢后腐蝕。