过程装备腐蚀与防护专题

班级：学号：姓名：石化设备中换热器的防腐蚀技术摘要：从实用角度出发，介绍了表面处理、涂装技术、涂覆技术、防腐涂层、防腐设计与施工原则、设备防腐结构的设计、防腐管理、金属材料在石化领域的应用。

换热器是指将冷、热流体的部分热量互相传递给流体的设备,又称热交换器。

管式换热器由于技术成熟、维修方便，因而在石油化工、钢铁、食品、电厂、纺织、化纤、制药等各行各业中应用广泛，由于其应用的普遍性，因而出现问题的概率也越来越广泛，腐蚀问题是相当严重。

本文主要从炼化设备中的换热器腐蚀根源入手分析,提出了有机涂层、采用缓蚀剂,电化学保护等腐蚀防护措施，提高换热器的利用率及寿命。

关键词：石化设备；防腐蚀；换热器；防护；措施；有机涂层；缓蚀剂；电化学保护Abstract:The heat exchanger is refers to the cold part of the heat of the thermal fluid which is passed to each other fluid devices, also known as heat exchanger.Tube heat exchanger mature technology,easy maintenance, and thus is widely used in the petrochemical, iron and steel, food, power plants, textile, chemical fiber and other industries.Because of the universality of its application, as a result, more and more extensive corrosion problem is very serious.Article from the heat exchanger in the refining equipment corrosion at source analysis, organic coating, corrosion inhibitors, electrochemical protection corrosion protection measures, to improve the utilization and life of the heat exchanger. Keywords:Static equipment; heat exchanger; corrosion; protection; measures; organic coating; inhibitor; electrochemical protection前言腐蚀科学与保护技术的研究与发展，消除在苛刻的强化操作条件下设备腐蚀引发的恶性事故的隐患，将直接影响到国民经济与国防建设的安全保障和经济效益，因此，具有极其重要的意义。

我国是一个发展大国，经济迅速发展，腐蚀问题显得非常突出，每一个石油化工企业每年的大修、更新、维修费用的80%以上，用于因腐蚀而报废的设备、管道及金属结构更新维护上，腐蚀造成的损失时非常可观的。

而且腐蚀易引发突发的恶性破坏事故，不仅会带来巨大的经济损失，而且往往会引发燃烧、爆炸、人身伤亡和灾难性的环境污染等灾祸，造成严重的社会后果。

这种腐蚀破坏，必须尽力设法避免。

因为消除腐蚀是不可能的，成功的方法就是控制腐蚀，或者说成是防止腐蚀。

因此，控制腐蚀问题一直引起人们的高度重视。

化工装置的设备腐蚀大多数是由于具有腐蚀性的化工原料、使用的催化剂、溶剂等造成的，与原油的腐蚀性关系不是十分密切，但是部分化工装置由于其使用的原材料和工艺的特殊性，腐蚀往往更为严重。

由于科学的不断发展，新的生产工艺、新的生产技术不断涌现，必将不断提出新的腐蚀课题，需要我们去研究解决。

同时，新的防腐蚀材料、新的防腐蚀技术不断出现，又给我们提供了解决腐蚀问题的新途径。

所以要掌握好腐蚀与防护这门科学技术，为设备的防腐蚀与管理服务是设备管理者的职责。

换热器在炼油工业中的应用是十分广泛的,其重要性也是显而易见的，换热设备利用率的高低直接影响到炼油工艺的效率以及成本的费用问题，据不完全统计，换热器在化工建设中约占投资的1/5，而换热器90%的损坏原因是由于腐蚀而引起。

由于换热器一般都用金属材料制成，且多在高温和高压条件下工作，伴有冷、热、酸、碱、气、液等流体的直接接触、混合进行热量交换，所以换热器的腐蚀相当严重,能够解决好腐蚀问题,就等于解决了换热器损坏的根本。

要想防止换热器的腐蚀，就得弄清楚腐蚀的根源，现就换热器的腐蚀依据、意义、原因、防护措施等从以下几方面讨论。

1换热器简介换热器是将冷、热流体的部分能量互相传递给流体的设备，又称热交换器。

换热器的应用广泛，比如日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的表面冷凝器、大机组润滑油系统的冷却器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。

它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。

它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。

换热器既可是一种单独的设备，如再沸器、加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺系统中设备的组成部分，如丁二烯装置内的再生釜加热器、乙烯装置冷火炬罐的加热器、氨合成塔内的热交换器等。

换热器的制造有一个发展过程，由于制造工艺和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。

随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器，它不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。

二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。

以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。

30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。

接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。

30年代末。

瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。

在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的抉热器开始注意。

60年代左右。

由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

换热器按传热方式的不同可分为直接混合式、蓄熟式和间壁式三类。

换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。

顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。

逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。

在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。

在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。

前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。

当冷、热流体两者或其中一种有物相变化（沸腾或冷凝）时，由于相变时只放出或吸收汽化潜热，流体本身的温度并无变化，因此流体的进出口温度相等，这时两流体，的温差就与流体的流向选择无关了。

除顺流和逆流这两种流向外，还有错流和折流等流向。

在传热过程中，降低间壁式换热器中的热阻，以提高传热系数是一个重要的问题。

热阻主要来源于问壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层（称为边界层），和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。

增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻提高给热系数。

但增加流体流速会使能量消耗增加，故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。

为了降低污垢的热阻，可设法延缓污垢的形成，并定期清洗传热面。

一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。

2换热器腐蚀研究的意义通过现场取样，分析腐蚀原因，同时根据介质的要求、生产工艺的条件、经济指标等参考条件合理地确定换热器的材质和形式，并结合最佳的防腐措施，显著有效的延长换热器的使用寿命，从而创造出更大的经济效益。

3换热器腐蚀研究的依据石化装置中的所用设备所接触的均为工艺介质、循环水等，而这些介质或多或少的都在不同程度地腐蚀着换热器、罐、塔等压力容器。

虽然装置中通过各种不同渠道对一些设备也做了防腐措施，但是效果并不尽如人意，有的是效果不好，有的是防腐材料消耗过快。

大庆石化装置实际生产中已经发生多起由于腐蚀造成换热器泄漏而影响装置停车的事故发生，给企业带来巨大的经济损失。

更加严重的是由于腐蚀导致泄漏引起火灾事故，出现生命和财产的危机，足以引起人们的深思。

4换热器的用材选择使用何种材料的决定因素是其经济性,管子材料有不锈钢,铜镍合金,镍基合金,钛和锆等,除了工业上不能使用焊接管的情况以外都使用了焊接管,耐蚀材料仅用于管程,壳程材料是碳钢。

5换热器的金属腐蚀5.1 金属腐蚀的原理金属腐蚀是指在周围介质的化学或电化学的作用下,并且经常是在和物理、机械或生物学因素的共同作用下金属产生的破坏,也即金属在它所处环境的作用下所产生破坏。

5.2换热器失效原因(1)换热器表面的腐蚀磨损腐蚀介质与金属构件的表面相对运动速度较大，导致构件局部表面遭受严重的腐蚀破坏，这类腐蚀称为磨损腐蚀，简称磨损。

造成腐蚀破坏的流动介质可以是气体、液体或含有固体的颗粒、气泡的气体等。

磨损腐是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和新裸露金属表面的腐蚀作用的综合。

化工一厂的裂解气压缩机EC-301的三段出口冷却器EH-304A在2003年9月就发生了一次较大的腐蚀泄露事故，直接造成装置停工三天，间接损失物料2000多吨，造成了近千万元的经济损失。

该泄露主要原因就是高流速的裂解气夹带的酸性液滴对碳钢换热器管束冲刷腐蚀的结果。

由于石油化工中的生产介质往往具有一定的粘连性，为了防止介质沉淀结垢，要求介质流速大于2m/s。

高速流体特别是含有固体细粒、气泡的高速流体冲刷传热面，引起局部表面的压力可达数十兆帕，从而造成了金属表面的疲劳剥蚀，虽然在设计中为了防止流体进入到壳体时使管子直接受到冲击或冲刷，在壳体进口处的管束上安装了防冲板，但是，由于流体或是固体颗粒的长时间冲刷，防冲板也会发生损坏。