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化工换热器的腐蚀问题与防腐措施

文档作者：康利刚文档来源：河南省防腐企业集团有限公司		点击数：	更新时间： 2022年03月19日
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化工换热器的腐蚀问题与防腐措施
康利刚(河南省防腐企业集团有限，河南新乡453000)
摘要：换热器是化工生产流程中的重要设备类型，对于维
持化工材料温度与设备运行工况条件有着重要的作用。由于
换热器始终与周围的流体介质相接触，因此其承受的外部磨损
与腐蚀问题相对突出，需要采取有效的防护措施进行保护，以
此保证换热器的使用性能与整体寿命。本文阐述了化工换热
器工作特点，对当前化工换热器的常见腐蚀问题进行了分类研
究，在此基础上提出了相应的防腐措施，旨在提供一定的参考
与借鉴。
关键词：化工；换热器；腐蚀；防腐
1化工换热器工作特点分析
换热器是工业生产领域中应用最为广泛的能量交换设备，
冷热流体介质在换热器中完成热量传递，此类设备在石油化
工、煤化工、盐化工等工业系统中扮演着不可或缺的角色。化
工领域应用的换热器中的热交换冷热介质性质较为复杂，通常
表现出高温(近looo。c)、高压(2500MPa)、高流速、强腐蚀等特
点，极易出现腐蚀与泄露问题。这些问题的存在不仅影响着化
工生产的顺利进行，同时也对工业生产安全埋下了隐患。其
中，换热管的表面腐蚀约占腐蚀泄漏的90％，它是介质的冲刷
和介质中化学物质侵蚀综合作用的结果。下图1为化工换热器
常见结构。
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图1化工换热器常见结构
2化工换热器腐蚀问题研究
2．1换热器表面磨损导致的腐蚀
所谓磨损腐蚀，就是将高速流体对金属表面对己经生成腐
蚀产物的机械冲刷作用与刚裸露金属表面腐蚀作用的结合。
换热器表面在系统工作条件下，内部介质流通速度较大，二者
间的相对作用使得换热器不可避免的出现磨损问题。出现腐
蚀损坏的位置多为换热器中流速出现急剧变化的位置。这种
腐蚀损坏的作用程度与介质内的成分构成，化工生产介质内的
气体、液体、固体、气泡等均会造成腐蚀。化工生产领域中的部
分介质具有较高的粘性，为了维持介质的有效流动性，通常其
流速参数会被设置的较高。介质流通经过换热器时，其内部的
高速流体就会对换热器表面造成强烈的冲刷作用。此外，振动
以及微振动也是导致折流板管孔处受到磨损不可忽略的因
素。这些都属于磨损腐蚀的外在形式。
2_2表面沉积物导致的电化学腐蚀
换热器管道中的介质在流通环节中会与换热管发生一定
的附着作用，进而形成沉积物。此部分沉积物沿着介质流向呈
现不均匀离散性分布特征，使得管道内部形成一个又一个流通
环境差异化区段。在这些沉积物形成电化学腐蚀作用的过程
中，去主要原因是沉积物与管道附着的接缝位置内外氧的含量
存在一定的差异。其包括：若是阳极氧化反应，就会导致金属
溶解；若是阴极还原反应，就将物质还原成了中性溶液或者是
碱性溶液；与此同时，腐蚀产物也会大量存在，致使缝内外化学
成分极度的不均衡，进而会导致更严重的腐蚀。
2．3换热管水侧的腐蚀
因为换热管的交换介质往往是水，所以水对换热管造成的
腐蚀问题绝对不可以不屑。造成水腐蚀的原因就是水中所含
的成分，即pH值过低、水汽渗透、含有一定的溶解氧以及含有
的有毒有害阴离子(c1一，s2等)，进而导致换热管发生化学腐蚀
或是电化学腐蚀。所以说，预防换热管腐蚀要满足这样一些条
件，即要求防腐表面的粘附性好，导热性好，能够抵抗温度的变
化，硬度也要较高。与此同时，他们还要具有抵抗化学离子侵
蚀、水汽的渗透、阻止产生污垢的能力，这样才能较好的预防换
热管的腐蚀。
3化工换热器防腐措施应用
3．1牺牲阳极保护法
(1)碳素钢的电化学腐蚀。化工换热器中使用的碳素钢材
料在介质电解质溶液中会发生微电池作用。化工换热器表面
附近将分为铁素体与渗碳体，其中的铁元素点位较低，成为阳
极，而渗碳体则成为阴极。换热器材料则将能够有效规避腐蚀
电化学腐蚀作用的影响。
(2)牺牲阳极保护法。化工换热器形成腐蚀作用的情况下，
阴阳极之间存在电流作用，电流受外部阴阳极的电势驱动而形
成定向运动。牺牲阳极保护法的基本原理是通过在设备外部
加设低电位金属将腐蚀作用控制在外接金属上，方式设备发生
直接腐蚀。
3．2换热器防腐涂料及其应用
换热器防腐材料主要包括金属涂料和无机涂料两种。其
中，金属涂层的主要施工方法有：电镀、火焰喷涂、包镀等。而
无机涂层的施工方法有：喷涂、渗镀、或化学转化等。涂料刷涂
完成后需要在高温环境中进行加热固化。常见的金属涂料才
换热器工况条件下存在一定的形变问题，而无机涂料层呈现较
为明显的脆性特征，具体应用环节需要进行严格的工艺控制。
当前化工换热器中应用较多的是CH一784防腐涂料系环氧
氨基涂料，此种材料具有理想的耐腐蚀性能，同时具备良好的
机械性能，能够有效适应化工生产条件下的介质冲击与摩擦作
f下转第121页)
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万方数据
(5)催化剂和转化管对预转化系统起保护作用，催化剂失
效后更多的CH。和高碳烃进入下游工段增加了转化炉负荷和热
负荷，在这种情况下可能导致催化剂增加析碳能力升高了转化
管管壁温度。
4失效应对措施
失效后的预转化催化剂失去对预转化系统的保护作用，整
个生产系统会不断升温，必须通过相关操作改变情况避免
危险。
4．1打开旁路阀按情况控制温度变化
降低盘管进VI原料气温度主要通过关小脱硫系统原料气
预热旁路阀开大盘管旁路阀实现；控制转化炉入口温度在
630℃以内，精心检测调节转化炉烧嘴和转化管管壁温度防止
超温。
4．2装置减负荷
转化炉的负荷增加在预转化催化剂失效后表现明显，通过
减小装置负荷有利于降低原料气温度比如转化炉入VI、盘管出
口、预转炉入口等处，降低烟气温度。
4．3控制转化炉燃料气量在合适范围
控制转化炉燃料气量达到降低对流段烟气温度和转化炉
出口温度对降低原料气和烟气温度有比较好的作用。适当减
小装置负荷，是因为每降低转化炉出口温度1℃，CH。含量就会
在转化炉出口上涨0．05％，使得无效气体量合成工段不断增加
增加了装置能耗。而能耗的增加会使得材料的用量产生更差
的效果，转化炉的内耗增加就会缩减了最终的产量这对产量控
制十分不利，因为通过降低转化炉中的燃料气量来控制出口温
度达到减负装置的效果是比较环保和高效能的。
4．4对烟气中氧含量进行控制
烟气中氧含量偏高说明转化炉内加入的空气量过多，这会
使得本来温度较低的空气在流动中带走转化炉的热量使得热
量损失增大并降低了热效率。热效率对整个转化炉的反应过
程是至关重要的，热效率低于标准则会降低催化剂的活性，过
高则会激活催化剂更快反应导致超温效果，所以必须稳定整个
反应炉的热效率。在调整过程中，将辐射段炉膛氧含量从1．2％
降至1．0％，对烧嘴风门进行调节，保证转化炉烧嘴燃烧正常的
情况下，将对流段氧含量从2．10％降到1．76％。
4．5控制较高水碳比
在预转化催化剂失效的工况下，为了促进转化反应的转化
率，提高水碳比操作，可使穿透预转化炉进入转化炉的高碳烃
与蒸汽反应，保护转化管和转化催化剂。同时增加原料气中的
蒸汽量，能降低烟气温度，增加盘管的气体流量。通过提高水
碳比，还可降低原料气的温度，降低过热高压蒸汽的温度，吸收
更多的热量。
参考文献：
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子催化，1993，7(002)：151—155．
作者简介：陈鑫亮(1983一)男，汉，辽宁海城助工，工学学士，研究
方向：甲醇生产技术
(上接第i19页)
用。材料表面光滑，与介质杂质间的附着力较小，不宜形成水
垢。此外，CH-784防腐涂料底漆面漆含有金属颜料，导热系数
大，能够有效提高换热效果。鉴于当前化工领域较为突出的水
质腐蚀问题，很多工厂使用碳钢换热器涂防腐涂层，费用明显
低于传统不锈钢换热器与钛换热器，常规使用期可达10年
以上。
3．3 CH一784防腐涂料及其应用
cH一784防腐涂料系环氧胺基涂料，其特点是：耐酸碱、耐
油、耐水、耐溶剂、耐热、耐磨、导热，抗冲击，坚硬光滑，抗水蒸
气，附着力好。热固化型耐温150—200℃。CH一784涂料是单包
装，施工方便，加热固化，可制成淡色漆。CH-784防腐涂料的
主要成膜物质是环氧树脂。一般用609或607环氧树脂，环氧
与胺基树脂成分以7：3为佳。
在该材料的应用环节中，首先需要对化工换热器设备进行
表面处理，通过喷砂除锈、去杂质、除油等操作维持设备表面的
清洁性。防腐材料涂层厚度的选择需要兼顾防腐性能与设备
导热性能，通常选择的涂层整体厚度水平为80—250mm，过厚的
涂层厚度不仅会降低换热器的传热有效性，同时也会导致漆膜
脆性过高，而形成质量问题。材料的涂刷操作通常选择便于实
施的浸泡式方法，同时也可根据情况使用换热循环泵进行循环
涂刷。涂层包括底漆2层，面漆4层，单层厚度控制在25—40ram
水平范围内。涂层的加热固化缓慢进行，起始温度80℃，逐渐
升高至160℃后维持2h，而后进行自然降温。最终的材料涂层
质量评定标准为外观平整光滑，不存在麻点、裂纹、针孔等问
题，各涂层厚度均匀一致。
4结语
综上所述，化工换热器的腐蚀问题是影响其使用性能与安
全性的重要因素，为了有效提升化工行业中换热器的实际使用
效果，行业工作者们应针对其工作性能进行深入的研究分析，
把握常见腐蚀问题的形成原因与控制要素，合理应用防腐措
施，有效提升设备的防腐性能水平，为换热器的正常使用与高
效运转创造有利条件，为化工行业设备应用发展提供有利
基础。
参考文献：
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[3]李格妮．换热器管子与管板焊缝的腐蚀与防护技术研究
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作者简介：康$iJ冈II(1977一)男，汉族，河南省长垣县人，现供职于
河南省防腐企业集团有限，乡镇企业高级工程师，工程师，国家注册
二级建造师。

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