换热器的腐蚀与防护

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1、换热器的腐蚀与防护 换热器在石化工业中的应用是十分广泛, 换 热设备利用率的高低直接影响生产效率以及成 本费用问题。据统计，换热器在化工建设中约 占总投资的1/5 , 因此, 换热器的利用率及寿命 是值得研究的重要问题。 由换热器的损坏原因来看, 腐蚀是一个十分 重要的原因,而且换热器的腐蚀是大量的普遍 存在的, 能够解决好腐蚀问题, 就等于解决了换 热器损坏的根本。引 言一、换热器的用材的选择换热器管子材料有不锈钢, 铜镍合金, 镍 基合金, 钛和锆合金等, 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。二、换热器的金属腐蚀2. 1 金属腐蚀的原

2、理金属腐蚀是指在周围介质的化学或电化 学的作用下, 经常是物理、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的破 坏。二、换热器的电化学腐蚀电化学腐蚀是存在最广泛的一种腐蚀。 碳素钢在电解质溶液中(例如水) 会形成 微电池,碳素钢的基本金相组织为铁素体( Fe) 和渗碳体( Fe3C) ,在电解质溶液中 就会形成以低电位的铁素体为阳极,高电 位的渗碳体为阴极的腐蚀电池,从而使钢 材受到腐蚀。二、换热器的电化学腐蚀三、换热器几种常见的腐蚀破坏类型一、均匀腐蚀在整个暴露于介质的表面上, 或者在较大的面积上产生 的, 宏观上均匀的腐蚀破坏叫均匀腐蚀。二、接触腐

3、蚀两种电位不同的金属或合金互相接触, 并浸于电解质溶 解质溶液中, 它们之间就有电流通过, 电位正的金属腐 蚀速度降低, 电位负的金属腐蚀速度增加。三、选择性腐蚀合金中某一元素由于腐蚀, 优先进入介质的现象称为选 择性腐蚀。四、孔蚀集中在金属表面个别小点上深度较大的腐蚀称为孔蚀, 或称小孔腐蚀、点蚀。五、缝隙腐蚀在金属表面的缝隙和被覆盖的部位会产生剧烈的缝隙腐蚀。六、冲刷腐蚀冲刷腐蚀是由于介质和金属表面之间的相对运动而使腐蚀过程加速的一种腐蚀。三、换热器几种常见的腐蚀破坏类型三、换热器几种常见的腐蚀破坏类型七、晶间腐蚀 晶间腐蚀是优先腐蚀金属或合金的晶界和晶界附近区 域, 而晶粒本身腐蚀比较小

4、的一种腐蚀。八、应力腐蚀破裂(SCC) 和腐蚀疲劳 SCC 是一定的金属在一定的介质体系内, 由于腐蚀和 拉应力的共同作用造成的材料断裂。四、冷却介质对金属腐蚀的影响工业上使用最多的冷却介质是各 种天然水。影响金属腐蚀的因素 很多, 主要的几个因素及其对几 种常用金属的影响:四、冷却介质对金属腐蚀的影响1 溶解氧水中的溶解氧是参加阴极过程的氧化剂, 因此 它一般促进腐蚀。当水中氧的浓度不均匀时, 将形成氧的浓差电池, 造成局部腐蚀。对碳钢 、低合金钢、铜合金和某些牌号的不锈钢而言, 溶解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因 素。四、冷却介质对金属腐蚀的影响 2 其他溶解气体 在水中无氧时CO

5、2 将导致铜和钢的 腐蚀, 但不促进铝的腐蚀。微量的氨 腐蚀铜合金, 但对铝和钢没有影响。 H2S 促进铜和钢的腐蚀, 但对铝无影 响。SO 2 降低了水的pH 值, 增加了 水对金属的腐蚀性。四、冷却介质对金属腐蚀的影响 3 淡水的硬度 一般说来, 淡水的硬度增高对铜、锌、铅和 钢等金属的腐蚀减小。 非常软的水腐蚀性很强, 在这种水中, 不宜 用铜、铅、锌。 铅在软水中耐蚀, 在硬度高的水中产生孔蚀 。四、冷却介质对金属腐蚀的影响 4 pH 值 钢在pH 11 的水中腐蚀较小, pH 7 时腐蚀增大。 5 离子的影响 氯离子可以破坏不锈钢等钝化金属的表面, 诱发孔蚀或 SCC。 6 垢的影响

6、 淡水中的CaCO 3 垢。CaCO 3 垢层对传热不利,但是有 利于防止腐蚀。五、传热过程对腐蚀的影响金属在有传热和没有传热的条件下, 腐蚀行为是不相同的。 一般说来, 传热使金属的腐蚀加剧, 特别是在有沸腾、汽化或过热的条件下更明显。在不同介质中, 或对不 同的金属, 传热的影响也不相同。六、防腐方法接触腐蚀1、选择在电偶序中尽量靠近的金属或 合金; 2、避免用小阳极、大阴极的结构; 3、加缓蚀剂; 4、阴极保护。六、防腐方法 缝隙腐蚀 1、避免产生缝隙; 2、经常清洗固体沉积物; 3、尽可能使用硬的不吸收介质的垫圈; 4、花板与管子的连接采用焊接, 而不用 胀接。六、防腐方法孔蚀1、选用

7、抗孔蚀能力强的材料; 2、在某些条件下可以使用缓蚀剂。六、防腐方法晶间腐蚀1、固溶处理; 2、使用含稳定化元素不锈钢; 3、使用超低碳( 0. 03%) 不锈钢选 择性腐蚀六、防腐方法黄铜脱锌1、降低介质的腐蚀性或阴极保护; 2 、使用脱锌敏感性小的合金。六、防腐方法 冲刷腐蚀 1、合理选材; 2、改善设计; 3、在承受冲刷的地方 焊一层覆盖层; 4、阴极保护。六、防腐方法应力腐蚀破裂1、使拉应力降至临界值以下, 或改变应力方向;2、材料进行削除应力热处理;3、严格控制腐蚀环境, 去除介质中有害物质;4、选用适当的材料或在该使用条件下耐SCC 的材料; 5、加缓蚀剂六、防腐方法氢脆1、降低酸洗

8、过程中的腐蚀速度; 2、低温(93 147) 烘烤脱氢; 3、选用对氢脆不敏感的合金; 4、正确施焊, 如使用低氢焊条、焊 接时保证干燥等。七、缓蚀剂以铬酸盐为主要成分的缓蚀剂是冷却水系统常 用的, 铬酸根离子是一种阳极(过程) 抑制剂, 当 它与合适的阴极抑制剂组合时, 能得到令人满 意而又经济的防腐蚀效果。铬酸盐锌聚磷酸盐: 聚磷酸盐的使用是由于它是具有清洁金属表面 的作用, 有缓蚀能力, 聚磷酸盐可以部分转成正 磷酸盐,它们也可以同钙生成大的胶体阳离子, 抑制阴极过程。七、缓蚀剂铬酸盐锌磷酸盐: 这种方法用磷酸钠代替聚磷酸盐外与上一种方 法相似, 氨基甲叉磷酸盐也可以用于比为聚磷 酸盐所规定的pH 值要高的场合。氨基甲叉磷 酸盐可以防止水垢, 即使pH 值为9也能控制钙 盐的沉淀。铬酸盐锌水解的聚丙烯酰胺: 由于阳离子型共聚物水解的聚丙烯酰胺的分散 作用, 能够防止或抑制水垢或污垢的产生。八、电化学保护采用阴极保护和阳极保护。阴极保护是 利用外加直流电源, 使金属表面变为阴极 而达到保护, 此法耗电量大, 费用高。阳 极保护是把保护的换热器接以外加电源 的阳极, 使金属表面生成钝化膜, 从而得 到保护。谢 谢！