金属换热器防腐技术研究分析
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工业技术 Ｉ■ 金属换热器防腐技术研究分析 丁立东 （１．辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司 宫兴卓 １２３０００；２．大连山海机器有限公司１ １６０２２） ［摘要］换热器又可以称之为热交换器，换热器可以实现冷热流体的热量传递，换热器是石油、化工、食品等工业部门的通用设备。金属换热器在生产的过 程中会和不同的介质接触，造成金属换热器的腐蚀和泄露，影响企业安全生产，增加企业生产成本。本文对金属换热器的防腐技术和方法进行了认识，并对防腐技 术的发展方向进行探究预测。 ［关键词］金属换热器；防腐技术；发展方向；研究分析 中图分类号：ＴＧ１７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１３）１０—００６８一Ｏ１ 金属换热器在空调、石油化工、能源以及制冷等工业生产中扮演着重要的 角色，金属换热器在生产的过程中很容易因为腐蚀、结垢影响换热器隍能，造成 换热器的损坏。近年来，金属换热器防腐技术有了一定的进步和发展，高浓度 ＬｉＣ１可以大幅度提高换热器性能。目前金属换热器防腐主要是使用高耐腐蚀的 材料，包括双相不锈钢、钛合金和哈氏合金等，但是这些材料价格较高，不利于 推广，金属换热器防腐技术仍有待发展。 一、常用的金属换热器 换热器是实现冷热气流热量转换的主要设备，换热器在工业生产中的得到 了重要的应用。我国工业生产中常用的金属换热器有片状管换热器、直管式换 热器、Ｕ形管换热器、喷流换热器、套管式换热器和套筒式辐射换热器，片状管 换热器的传热面积大、具有结构紧凑和便于布置的优点，但是烟气侧水平翅片 很容易产生积灰，增加烟气侧阻力。直筒式换热器自重较轻，设置灵活，易于维 护，但是在高温下很容易产生腐蚀。ｕ形管换热器也有设置灵活和便于维护的 优势，但是弯管长度增加了气流流动阻力，套筒式辐射换热器的外形尺寸大，筒 壁很容易产生变形。 二 金属换热器防腐技术发展概况 不同换热器的工作温度、介质、压力和介质流速是不同的，不同换热器采取 的防腐技术方法也存在着不同。目前金属换热器防腐主要通过使金属表面和环 境介质隔离、使用高耐腐蚀金属或者是将阴阳极反应控制在一定的范围内等方 法来实现，较为常用的金属换热器防腐技术包括了涂敷耐蚀涂料、添加缓蚀剂、 电化学保护、渗镀耐蚀层。 １、涂敷耐蚀涂料。在金属换热器表面涂敷耐蚀涂料可以提高换热器的抗冲 刷、耐湿变和抗渗透性能，进而提高金属换热器的寿命和性能。但是该种防腐技 术也存在一定的局限性，目前涂料普遍存在耐高温陛能差和容易剥落的问题， 很多耐蚀涂料只适用于水冷器防腐。该技术的涂装工艺也存在一定的问题，金 属换热器的面积较大，涂层很难覆盖换热面，换热器使用过程中产生的小阳极 和大阴极还很容易加速腐蚀，影响传热性能。尽管耐腐蚀涂料一直在发展，但是 斋陛能、无污染和低成本的涂料仍是发展和前进的目标。 ２、添加腐蚀剂和电化学保护。首先，添加腐蚀剂。金属在电解质溶液中会发 生阳极过程和阴极过程，产生金属的腐蚀，缓蚀剂的添加可以在一定程度上减 缓金属换热器的腐蚀速度。其次，电化学保护。电化学保护有阳极保护和阴极保 护之分，阳极保护主要是采用外电源将金属电位进行正方向移动，抑制金属的 腐蚀，阴极保护则是将金属电位向负调节，通过牺牲阳极和外加电流来抵抗腐 蚀。在使用阴极保护方法时应注意阴极保护作用仅仅限于换热器管子的有限长 度，而且阴极保护很容易引起氢脆，而牺牲阳极保护方法所需要的设备较多，成 本较高。 ３、渗、镀耐蚀层。首先，渗锌层和渗铝层。渗铝层具有抗燃气腐蚀和抗高温 氧化的能力，渗铝层在硫化氢、海水、大气以及二氧化碳中有很好的耐腐蚀性 能，但是由于该技术存在管束和管板连接处保护问题，渗铝碳钢换热器使用寿 ６８ 科技博览 命受到了影响。在实际生产的过程中会出现大阴极小阳极，加速换热器腐蚀 的问题。渗锌法的渗锌温度较低，管束和管板连接处不会产生问题，具有更 好的保护效果。但是这两种技术都存在渗时较长和工艺温度过高的问题，换 热器在高温下很容易产生软化变形。其次，镀耐蚀层。由于普通涂层和材质 的耐腐蚀性较低，钛合金、哈氏合金的价格昂贵，非晶态合金镀层以其高强 度、抗冲刷和导热性而在金属换热器上得到了不断的应用。非晶态合金镀层 方法主要有化学镀和电镀两种，化学镀镀液温度过高，镀液稳定性差，很容 易污染车间，电镀的镀液稳定性好，沉积快，但是耐腐蚀性较差，难以获得 非晶镀层。目前我国研制出了一种稳定剂，但是提高镀液稳定性、降低施镀 温度和镀层孔隙率仍是该技术所要解决的问题 三、金属换热器防腐技术研究展望 换热器在工业生产中占据着重要位置，金属换热器防腐技术的研究具有非 常重要的现实意义。由于换热器的种类较多，换热器应用的范围较广，腐蚀失效 研究形式也比较复杂。在研究的过程中应该重点的抓住金属换热器腐蚀失效形 式，采取具体的解决方法来抵抗金属换热器的腐蚀。首先，涂敷耐蚀涂料技术除 了要研究和开发涂料种类和涂装工艺之外，还要注重对金属换热器结构的设 计，换热器结构的合理设计可以简化化学镀和电镀施工工艺，改善介质的流通 状态，提高涂层和镀层的质量。其次，在非晶态镀层研究上，要综合电镀、超声 波、稀土元素以及化学镀和添加剂等方法的优势，研究高效和低成本的非晶态 高质量镀层，满足现代化工业发展对金属换热器的要求。钛合金的耐蚀陛能较 强，钛合金镀层以及离子电镀钛技术值得进一步研究，钛镀层的应用前景广阔。 此外，国外金属换热器防腐技术水平较高，我们可以向国外学习，结合各种防腐 技术的优势来研究新的换热器防腐技术，提高金属换热器的性能和寿命。 结语： 换热器又可以称之为热交换器，换热器可以实现冷热流体的热量传递，换 热器是石油、化工、食品等工业部门的通用设备。金属换热器在生产的过程中很 容易因为腐蚀、结垢影响换热器性能，造成换热器的损坏。近年来，金属换热器 防腐技术有了一定的进步和发展，金属换热器防腐主要是使用高耐腐蚀的材 料，包括双相不锈钢、钛合金和哈氏合金等，但是这些材料价格较高，不利于推 广，金属换热器防腐技术仍有待发展。 参考文献 …１夏强．化工设备换热器的常见腐蚀与防腐［Ｊ］．装备制造技术．２０１０（０３） ［２】屈昀丽，张祥泰，邹素芳．浅谈换热器的腐蚀与防护［Ｊ］．内蒙古石油化 工．２０１０（０９） ［３］罗广辉，郑新兵，邢桂萍．换热器管束表面镀Ｎｉ—Ｐ防护层的防腐应用 ［Ｊ］．石油化工设计．２０１１（ｏ３） ［４］张丽萍，张其滨，张延军，罗建政．稠油开发中换热器防腐蚀涂料的性 能与应用［Ｊ］．现代涂料与涂装．２００８（０９）
