煤液化氫氣壓縮機換熱器腐蝕原因分析

王六一

摘要：換熱器是將熱流體的的熱量傳遞給冷流體的設備，它還有一個廣為人知的名字叫做“熱交換器”，該裝置被廣泛應用在化工石油、動力食品等工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)熱交換器所處的位置不同，可以發(fā)揮加熱或者冷卻，蒸發(fā)或者冷凝的效果，如此強大的功能讓它成為了工業(yè)生產(chǎn)的核心部件之一，不過在實際的生產(chǎn)中，換熱器因為遭受腐蝕而損壞的情況最為常見，本文就以煤液化氫氣壓縮機的換熱器為例，探討換熱器的腐蝕原因，并給出幾點對策。

關(guān)鍵詞：換熱器；腐蝕；煤液化清氣壓縮機

在當下的煤炭生產(chǎn)的行業(yè)中，煤液化氫氣是一個不可忽視的環(huán)節(jié)，通過對該環(huán)節(jié)的投入進行分析統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)對換熱器的投入就達到了總投入的1/5，因此探究煤液化氫氣壓縮機換熱器的腐蝕根源，延長換熱器的壽命對煤炭行業(yè)的盈利和持續(xù)發(fā)展有著積極的影響。

在當下煤液化氫的生產(chǎn)過程中，所采用的換熱器有多種不同的規(guī)格，不過在共性上就是他們采用的都是金屬材料，比如不銹鋼，銅鎳合金，鎳基合金，鈦和鋯等，這些材料在硬度上都有較好的特性，而且在金屬延展性上的特點讓換熱器具備了較好的抗沖擊力，適合高頻率的使用場合，但是金屬材料本身的不耐腐蝕的特性也就決定了它的壽命，根據(jù)當下各企業(yè)的實際使用情況來看，即使是相對耐腐蝕的碳鋼換熱器的最長壽命也不超過5年。

一、換熱器的腐蝕原因

在中學的化學課程中，很多人就已經(jīng)明白了金屬腐蝕的根本原理，它是因為周圍的化學材料或者電化學介質(zhì)和金屬發(fā)生了氧化還原反應，在煤液化氫的生產(chǎn)過程中，機械振動也為腐蝕提供了更好的環(huán)境，具體來看，可以細分為以下原因：

1均勻腐蝕

所謂均勻腐蝕，就是腐蝕發(fā)生在較大面積上的同時腐蝕，腐蝕程度相差不大，結(jié)果會導致金屬層變薄變脆，發(fā)生均勻腐蝕的地方主要是分布均勻的復合材料或者合金材料的表面，單質(zhì)材料更容易遭受均勻腐蝕，其腐蝕原料可以是自然界的空氣成分和水蒸氣，另外，生產(chǎn)過程中常用的原料覆蓋在金屬層表面也容易產(chǎn)生均勻腐蝕。

2選擇性腐蝕

選擇性腐蝕就是當合金中某一元素的活躍度較高，與周圍環(huán)境容易優(yōu)先發(fā)生反應，因此導致了選擇性腐蝕的發(fā)生，選擇性腐蝕導致金屬材料出現(xiàn)深淺不一的凹坑甚至是穿孔的現(xiàn)象，在表現(xiàn)上分類就成為孔蝕，或者叫做小孔腐蝕。

3電化學腐蝕

電化學腐蝕在化學實驗中經(jīng)常出現(xiàn)，它的原理就是不同的金屬具有不同的電位差，當面臨電解質(zhì)溶液時，就會產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，這會導致腐蝕的加快，該腐蝕發(fā)生的地點多在換熱器的不同部件之間，在同一部件上，由于粘黏上了化學材料，比如晶鹽一類的電解質(zhì)材料，它和金屬外科接觸的地方再受到水蒸氣的影響，也會形成小范圍的電化學腐蝕，這種由晶鹽一類的鹽引起的腐蝕又被稱為晶間腐蝕，但是它的原理和電化學腐蝕有著密切的關(guān)聯(lián)。

4其他腐蝕

建立在以上三種基本腐蝕現(xiàn)象之上的其他腐蝕，都是在特定環(huán)境下才會產(chǎn)生的一系列的腐蝕，比如在機械的縫隙部分會產(chǎn)生縫隙腐蝕，由于腐蝕介質(zhì)和金屬材料的相對運動引起的沖刷又被稱為沖刷腐蝕，還有在腐蝕過程中如果金屬外殼受到外力作用產(chǎn)生形變導致金屬疲勞，那么金屬更容易被腐蝕，這種腐蝕又叫做疲勞腐蝕。另外在電鍍過程中的氫和氧以及一些其他的溶解氣體也會對金屬產(chǎn)生腐蝕，機械運作時的震動和高溫也會加快換熱器外殼的腐蝕進度。

二、針對腐蝕采取的防護措施

1電化學保護法

對于金屬外殼最常用的保護方法就是電鍍，從電化學的方式著手可以大大增加金屬外殼的使用壽命，其基本的操作方式有陰極保護和陽極保護，所謂陰極保護，就是在外加直流電源的條件下，直接通過通電讓金屬表面變?yōu)殛帢O從而達到保護效果，此方法耗電量大，成本較高，還有就是陽極保護法，通過外接活躍度更高的陽極金屬，讓金屬表面生成鈍化膜，從而實現(xiàn)陽極保護。

通過加入緩蝕劑，可以讓電鍍層的化學性質(zhì)更加穩(wěn)定，這樣的電鍍方式應用是當下電鍍的主要方式，在緩蝕劑緩蝕劑選擇上，主要是鉻酸鹽材料，這種材料的出處就是冷卻水系統(tǒng)的常用材料之一，因此在獲取上容易實現(xiàn)而且成本較為低廉，在實際的防腐效果上，該材料也具有很強的穩(wěn)定性，另外通過在鉻酸鹽中摻入磷酸鹽，可以將金屬表面進行清潔，實現(xiàn)更均勻的電鍍，而且磷酸鹽本身可以產(chǎn)生大量的鈣陽離子，綜合酸性環(huán)境，低于酸性化學試劑對內(nèi)部金屬的破壞，在實際操作中涉及到溶液的部分，還可以通過向鉻酸鹽中添加水解的聚丙烯酰胺，形成高聚化合物，該化合物能夠防止或抑制水溝的產(chǎn)生，減少來自內(nèi)部的腐蝕。

2加強保養(yǎng)

對換熱器進行定期的保養(yǎng)時延長使用壽命的重要舉措，最常用的保養(yǎng)方式就是進行清洗和擦拭，傳統(tǒng)的清洗的方式除了機械的刮和刷的方式，還有采用高壓水搭配化學試劑進行清洗的手段，但是由于這些方式對機械外殼本身就具有一定的損耗，所以保養(yǎng)效果很是一般，再加上煤液化氫氣壓縮機換熱器的結(jié)構(gòu)相對復雜，所以在內(nèi)部清洗和除水垢的方面都難以做到徹底清除，還有就是傳統(tǒng)清洗方式會產(chǎn)生大量的有毒廢水，這會增加保養(yǎng)的成本，所以在這種環(huán)境下，專業(yè)人員新研發(fā)出多種對設備無腐蝕清洗劑并且在目前的保養(yǎng)中得到了較好的應用，其中福世泰克清洗劑，就是一個較好的例子。

在保養(yǎng)過程中，要加強對專業(yè)人員的技能訓練，否則因為操作不當會引起一些突發(fā)情況，比如局部管道線路結(jié)垢和堵塞，這會影響到后續(xù)的生產(chǎn)影響生產(chǎn)的正常運行。落實對污垢的清洗是保養(yǎng)中的重點，由于在長期的使用過程中，換熱器必然會產(chǎn)生結(jié)焦、油污垢、水垢、沉積物、腐蝕產(chǎn)物、聚合物、菌類、藻類、粘泥等污垢，所以這會影響到換熱器的運行效率，因此即使換熱器沒有出現(xiàn)故障，也要通過清洗增加換熱器的運行效率。

三、結(jié)語

在當下，我國工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展出了種高壓水射流清洗技術(shù)，它就是在傳統(tǒng)噴射清洗的基礎上和現(xiàn)代清洗材料進行了結(jié)合，該方式具有諸多優(yōu)點包括清洗成本低，速度快，質(zhì)量好的優(yōu)勢，同比國際的清洗方式，我國在該領(lǐng)域已經(jīng)在技術(shù)和效率上取得了領(lǐng)先，在未來，隨著該技術(shù)的進一步推廣，我國在工業(yè)生產(chǎn)上的效率必然會再進一步，在這一細節(jié)上取得的成就也對華夏的復興貢獻了自己的一份力。

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（作者單位：安瑞科（蚌埠）壓縮機有限公司）