学文网摘 要：在丁二烯提取工艺过程中换热器会因腐蚀而造成影响，这里主要分析腐蚀产生的原因，以及制定相应的预防措施来减少腐蚀影响。
关键词：腐蚀 换热器 预防
在丁二烯提取的生产中，换热器的费用约占总费用的10～20%，由于换热器工作环境比较复杂，经常接触一些高温、高压、高流速、腐蚀性强的介质，因此经常会出现冲刷泄漏和腐蚀泄漏等，这些都直接影响了生产的平稳运行，也是整个行业的主要设备故障之一。本文主要通过分析产生腐蚀的原因来探讨一些防腐的措施。
一、化工生产中的换热器介绍
换热器能将冷、热液体的能量交互传递给流体流入的相应设备，在石化企业中应用广泛。按其用途可分为加热器、冷却器和冷凝器。按换热的方式可分为间壁式、混合式和蓄热式，按传热面又可分为管式和板式。在丁二烯的生产中使用最广泛的是间壁式换热器间壁式换热器介绍：对于间壁式换热器按照结构和材质的不同又可以分为管壳式、板式和非金属换热器。管壳式换热器传热由管子组成，形式多样，有列管式、套管式、蛇管式、翘片管式等。板式换热器由板材组成，又分为平板式、螺旋板式、翘板式、夹套式、板壳式等多种。非金属换热器主要是材质选用石墨、玻璃、聚四氟乙烯。换热器的优劣对传热的过程有着重大的影响，生产过程中的换热器主要需要考虑到以下几个方面：换热器的效率要高；单位体积的传热面积要大；流体的流动阻力小；温度变化大人应力要小；不易结垢，结垢后清理方便。这些事选用初期的一些参考标准，而进入生产环节后的重要问题就是换热器的保养，解决好防腐问题。
二、换热器的腐蚀原因
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损坏，这类腐蚀称为磨损腐蚀。造成腐蚀损坏的流动介质，可以是气体、液体或含有固体的颗粒、气泡的气体等。磨损腐蚀，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金属表面的腐蚀作用的综合。由于丁二烯生产中的介质，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2 m/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，但由于流体长时间冲刷，防冲板也会发生损坏。另外，由于振动或微振动的原因，也常使折流板管孔处受到磨损。磨损腐蚀的外在特征常常呈现凹槽或深谷形状，一般按流体的流动方向切入金属表面。
2.电化学腐蚀
在散热器的工作介质中有热水的存在，换热器的外表面金属容易受到电化学腐蚀。与水接触的金属由于在不同的部位，且成分、介质的浓度和温度都有不同就会造成电位差，这就构成了不同的电池现象。在电极上发生原电池反应，就形成了金属的电化学腐蚀。对于丁二烯提取中多采用的10#钢材质的换热管来说，由于外表面没有相应的***层防腐，铁电极电位为负，将作为阳极来发生氧化作用形成阳离子进入到介质中。放出的电子通过阳极自身的导电作用进入阴极区，与水中的氧发生作用，生成氢氧根离子，电极反应如下：
阳极反应：Fe-Fe2++2e
阴极反应：2H2O+O2+4e一4OH-
阳极反应形成的亚铁离子和阴极反应形成氢氧根离子进一步结合形成氢氧化亚铁，在中性和弱碱性条件下，氢氧化亚铁与水中的氧继续作用，形成氧化铁。随着反应的不断进行，形成的氢氧化铁含量逐渐升高从而导致氧化铁的形成，以沉淀的形式析出。这样就促使局部区域的腐蚀加剧，最后造成换热管表面产生不均匀的腐蚀，出现局部的坑腐蚀和溃疡腐蚀等特点。
3.换热管水侧的腐蚀
由于换热器常用水作为热交换介质，因此水的腐蚀不容忽视。水的腐蚀主要是由于水中pH值降低、水汽渗透、溶解氧的存在，以及水中有害的阴离子(C1-，S 等)侵蚀，而引起的化学或电化学腐蚀。因此，换热管表面防腐要求是：防腐表面具有良好的附着力、导热性、耐温变性和较大的硬度。同时要求有优良的耐化学离子侵蚀能力、较高的抗水汽渗透能力和一定的阻垢性。
三、换热器的防腐措施
1.换热器材质方面
向壳程介质中添加适当的缓蚀剂。缓蚀剂防腐蚀是当前防腐蚀技术发展的主要趋势之一，通过选取适当的缓蚀剂，可以达到优良的缓蚀效果，并具有高效、经济、环保的特点；提高换热管材料耐蚀性。在满足换热管结构力学性能的前提下，可考虑对管材选用耐腐蚀性强的材料，如不锈钢等
2.牺牲阳极保护法
发生电化学腐蚀时，阴阳极之间产生腐蚀电流。采用电极电位比被换热器的金属并与被防腐体接触，利用低电位金属的腐蚀电流，作为高电位换热器的防腐蚀电流，这种防腐蚀方法称为牺牲阳极保护法。牺牲阳极材料的选择为碳素钢，碳素钢的基本金相组织是铁素体，选用比铁标准电极电位低的材料。若选择铝作为阳极，容易形成氧化膜，反而不产生腐蚀电流。其他材料则比较昂贵，所以选择锌作为牺牲阳极比较合适。
3.防腐涂料
一层相当薄的金属涂层和无机涂层，能够在金属和环境之间提供有效的屏障，这就是这类涂层的主要作用。金属涂层的施工方法有：电镀、火焰喷涂、包镀、热浸和蒸汽镀。无机涂层的施工方法有：喷涂、渗镀、或化学转化。喷涂后通常在高温烘烤。金属涂层往往显现出一些可变形性，而无机涂层则很脆，两种涂层都必须具有完全隔离的作用，如果存在微孔或其他缺陷，则由于电偶效应，将引起金属局部腐蚀的加速。
4.定期清理减少腐蚀污垢
在正常的生产中，换热管内壁也会发生明显腐蚀。管程介质为丁二烯，为气态，但在腐蚀产物中检测到了多种腐蚀产物，并且管内壁有一定厚度的污垢层。污垢的存在一方面易引起垢下腐蚀，另一方面将造成管内径减小，将影响到气体流量。这就需要对换热器的及时清理。
在丁二烯的生产中，主要的腐蚀形态为腐蚀磨损、电化学腐蚀、水侧腐蚀。对于腐蚀的控制就需要从根源入手，根据生产实际情况做好防腐工作。在挑选换热器时选用耐腐蚀材料或加上防腐涂层，使用过程中做好电化学保护，定期清理污垢从而保证换热器的正常使用。
参考文献
[1]杨武.金属的局部腐蚀.化学工业出版社 1995.
[2]马勇.化工管道腐蚀的机理及防护措施.辽宁化工 2010.
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