換熱器是化工生產中經常使用的設備，其工作原理是調節流體或氣體間的熱能。 在化工行業中，參與反應的多數是流體物質，具有較強的腐蝕性，換熱器受到長期腐蝕會降低使用壽命，經常接觸還會導致液體泄漏，出現一定的安全事故 [1] 。 隨著我國對化工行業安全性的高度重視，提升換熱器的防腐性能已經成為化工領域研究的重要課題之一。

換熱器在生產中的地位不可替代，由于在連續生產中受到高溫高壓雙重危害，持續時間越長，對換熱器的損害就越大。 換熱器內部的換熱系統可有效調節內部介質溫度，保證設備長期穩定運行。 換熱器種類較多，腐蝕原因也各不相同，如長期處于高溫狀態、工作強度大、人為損害等都是造成換熱器使用壽命降低的重要因素。

1 、換熱器的概述

換熱器是化工生產中常見的一種化工設備。 在合成氨的工藝流程中，換熱器的作用主要是調節內部液體溫度、冷卻高溫介質、加熱低溫介質。 換熱器不僅可以作為獨立運行的設備單獨發揮調節溫度的作用，還可作為系統中的一個部件，與管道、壓力裝置一起構成一個系統 [2] 。 在生產運行的過程中，頻繁接觸高溫高壓介質， 換熱器的內部會受到多種原因的腐蝕，長期腐蝕會破壞設備的保護層，造成泄漏。 長時間泄漏會影響生產的穩定性，引發安全事故。

化工設備中的換熱器可傳導不同流體之間的熱能，確保流體物質的溫度滿足生產的要求，因此要提高換熱器的使用壽命。換熱器使用范圍非常廣泛，在化工領域、煤炭領域、熱電廠等處很常見，與工程運行中的許多流體物質接觸會直接或間接增加被腐蝕的可能性。 目前，使用率較高的是再生換熱器、壁間換熱器、混合換熱器等。換熱器的腐蝕會導致設備故障，給企業造成一定的經濟損失。

2、 換熱器的腐蝕類型

2.1 物理性腐蝕

換熱器的材質種類繁多，最常見的是金屬材質，因其性能穩定、強度高、硬度大、延展性較強等特點，適合作為換熱器的主要材質使用 [3] 。 金屬材質的零件在運行過程中會出現大量摩擦，造成金屬結構表面損傷，表面覆蓋的保護層被劃破脫落后，金屬內部材質與流體、空氣等直接接觸，會造成物理性腐蝕。

換熱器內部的物質主要是蒸汽和循環水， 循環水是高速度的流體， 這種高速度對金屬表面形成一定的沖擊力，造成一定的腐蝕。蒸汽主要在設備上方流過，通過對傳熱面板的沖刷，逐步增加壓力，對設備內部的沖擊力增大， 進一步腐蝕設備內部的表面層 [4] 。

2.2 電化學腐蝕

換熱器在化工工藝流程中，常常接觸到流速不同的液體，日積月累造成一定的沉積物依附于換熱器的內部，一些小的沉積物在內部管道中跟隨流體一同運動，接觸換熱器的金屬表面，某些沉積物會黏附在腐蝕部位的縫隙處，隨著腐蝕時間的延長，在縫隙部位形成凹陷的小槽。 不同的沉積物種類、裂縫大小和小凹槽出現的部位，都是引起設備內部化學腐蝕的原因。 陽極金屬腐蝕是電化學腐蝕中最明顯的一種類型。 這種腐蝕可能發生陰極反應，也可能發生陽極反應，不論何種反應，都會造成金屬設備熔解，增加換熱器的腐蝕程度 [5] 。 陽極金屬周圍的化學反應會逐步溶解金屬；陰極金屬可將周圍的物質還原成一種堿性溶液。化學反應的發生存在時間差異，這種差異會在一定程度上加劇對換熱器內部的腐蝕，進而影響設備的正常使用。

2.3 水腐蝕

化工生產中，水是設備內部的主要物質，但因生產用水雜質較多，鈣鎂成分會破壞換熱器內部的表面層，使換熱器的腐蝕概率變大。 在生產過程中，循環水的氧氣含量較高， pH 值較低，在化學反應的過程中，陰離子侵蝕與水的相互滲透，會造成換熱器的嚴重腐蝕。 換熱管道內部的蒸汽過多也會加重管道內部的腐蝕情況，蒸汽化學反應后的生成物與氧氣接觸發生溶解反應，水中的陰離子也參與溶解反應，形成水腐蝕現象，長時間的腐蝕也會加快腐蝕速度。

3、 換熱器腐蝕的預防措施

3.1 材料選擇

換熱器腐蝕的主要原因是材料的防腐性差，因此，更換防腐材料是解決換熱器遭受腐蝕的主要方法。 在換熱器內部涂刷防腐材料，一般以無機防腐為主，避免接觸過多的金屬材料或濃酸、強酸等物質。 生產中使用的無機涂層比較單薄， 在彎折的部位，涂層的變形概率較大。 當出現變形的部位接觸到帶有腐蝕性的介質后，會逐步出現裂痕，裂痕增大的部位會形成腐蝕區域。 這種被緩慢腐蝕的過程會加重換熱器腐蝕程度，縮短換熱器使用壽命。管道外部的防腐涂層通常采用浸泡方式， 外殼借助循環泵進行噴涂，一般是兩次底漆、四次面漆。

噴涂結束后，要及時檢查涂層的光滑度、層間縫隙、涂層厚度和均勻度，所有指標符合要求后，換熱器才可投入生產。氯乙烯作為使用頻率較高的涂層原料，其作用更加明顯 [6] ，不僅具有防水、防腐的特性，還可對鹽酸、鹽類水產生一定的抗腐蝕性，抵抗一定濃度的濃硫酸和濃鹽酸等。

3.2 日常維護方面

定期維修保養、清洗換熱器，可減少化學沉淀物及微生物對設備的侵蝕，提高換熱器使用壽命，保障換熱器在工藝生產中連續穩定運行。 換熱器的清洗方式尤為關鍵， 不同的腐蝕類型， 需要不同清洗方式，一般選擇化學清洗和機械清洗。換熱器內部以化學清洗為主，多以海綿球、鹽酸為關鍵藥劑。 機械清洗主要是降低換熱器磨損程度，其成本低廉，是化工領域的主要防腐保養方法。

換熱器內部清洗是一項十分嚴謹的工作， 清洗前要調整適當的用水壓力， 并根據實驗效果逐步增加壓力， 避免在清洗過程中壓力突變損傷換熱器內部的表面層，降低機械清洗的效果 [7] 。 當換熱器的內部結構有污垢時， 可通過機械清洗方式對內部的金屬材質進行射流清洗，壓力一般選擇 50 MPa 。

換熱器在不能使用常規方法清洗時， 可采用質地柔軟的海綿球對換熱器內部進行清洗。 為提高清洗效果，先對換熱器內部的腐蝕原因進行分析，根據不同原因采用合適的材料進行清洗。 去除硬度較大的污垢，一般選取砂質海綿球，將其移動到內部后，通過摩擦使污垢層被一點點除去。 使用堿性溶液清洗的方法時，需將這兩種化學試劑放在清洗部位，一般是 1 t 水添加 5 kg 的堿液。 為減少對換熱器的損害，保證操作過程的安全，要提前進行實驗，把握試劑用量，這樣也可降低保養成本。 鹽酸清洗有剝離、溶解的作用，可溶解大部分吸附在換熱器內部的污垢層， 達到清洗的目的。 在鹽酸清洗的過程中，需加入少量的緩沖劑，避免過量鹽酸對設備造成腐蝕 [8] 。

定期保養工作有效降低了設備被腐蝕的概率，但腐蝕問題不可能完全避免，這就要求工作人員一定要做好定期保養工作。

4、 結語

本文通過對換熱器的腐蝕原因進行深度分析，總結了如何通過材料選擇和日常保養這兩個方面進行防腐。 同時，做好換熱器防腐工作，也有利于降低換熱器的損壞頻率，提高企業的經濟效益。

參考文獻：

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[8] 馬可望.關于提高化工設備防腐能力的淺析[J].化學工程與裝備,2019(7):238- 239.

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