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摘 要：在化工生产设备中，换热器占很大的比例，换热器完好与否对化工生产影响巨大而影响管板式。换热设备质量的重要原因之一就是换热器的腐蚀问题。本论文介绍了LDPE固定管板式换热器在使用中出现的泄漏故障，并对此进行了分析，同时针对泄漏原因提出了相应的措施。
关键词：管板式换热器 腐蚀泄漏 防护措施
换热器是化工生产过程中的重要设备,约占建厂投资费用的20%,占工艺设备总重量的40%。在生产运行过程中由于腐蚀、冲刷等作用,使换热器遭到破坏,使用寿命缩短,造成巨大的经济损失。因此,解决好化工换熱器的腐蚀问题,可以带来巨大的经济效益。
一、LDPE固定管板式换热器的泄漏原因—腐蚀
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程的指标，以满足工业流程上的需要。但是换热器的腐蚀问题严重影响了换热设备的质量，其中主要的腐蚀有：氧腐蚀，冲刷腐蚀以及由于生产工况处于高温高压下，振动加速了腐蚀的速率。
1.换热器几种常见的腐蚀破坏类型
1.1接触腐蚀
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。
1.2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。
1.3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。
1.4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。
2.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:
2.1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,熔解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因素。
2.2其他溶解气体
在水中无氧时CO2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。SO2降低了水的pH值,增加了水对金属的腐蚀性。
2.3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。相反,铅在软水中耐蚀,在硬度高的水中产生孔蚀。
2.4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。
二、腐蚀产生的机理
腐蚀污垢的形成机理腐蚀污垢的形成是由换热面上腐蚀产生的污秽物质和污秽物质被流体冲击而剥离两种现象叠加的结果。腐蚀污垢的电化学机理腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类,而换热器表面的腐蚀就属于电化学腐蚀。腐蚀在阳极和阴极上涉及了两个同时的电化学反应。
1.介质中存在氧化性物质，氧气和氢离子，构成吸氧和析氢腐蚀（这是根本原因）：
阳极反应：Fe-2e→Fe2+
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-2H+2e→H2
2.钛与碳钢构成电偶，固相侧电阻太小，同时构成大阴极/小阳极不利面积比（腐蚀速度增加与Ac/Aa比值成正比，这是过快加速穿孔的主要原因）；
3.介质侧同样由于运行原因，造成出现液相，且电阻太小（这是腐蚀时的离子通道）。
4.结论
4.1注水量小，初凝区位于空冷器回弯管附近；
4.2原油电脱盐开得不正常，造成脱后含盐升高；
4.3中和剂注量不足；
4.4电偶腐蚀起加速作用。
三、如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生
在富氢环境中高温硫化物腐蚀特性较为复杂，在氢的促进下，硫化氢可以加速对金属的腐蚀。这是因为在富氢气氛中，氢作为间隙型质子能够不断地侵入硫化物腐蚀层中，造成垢层疏松多孔，破坏了硫化氢腐蚀膜的保护作用，使金属原子和硫化氢介质得以互相扩散渗透，从而引起硫化氢的腐蚀不断地进行。影响高温硫化氢腐蚀的主要因素是温度和H2S浓度，其腐蚀速度一般随着温度的升高而增加，干的硫化氢气体在200~250℃以下对钢的腐蚀甚微。研究表明，H2-H2S体系中，当H2S的分压在3.43~343kPa,操作温度大于316℃时，硫化氢的腐蚀加剧，一般的铬钼钢不能满足要求。那么应该如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生呢？
1.采用能耐介质腐蚀的金属和非金属材料。
1.1首先是能耐住介质腐蚀的金属材料
这里说的介质主要是以水为主，应该说双相不锈钢在常温下抗水腐蚀能力远好于奥氏体不锈钢；其金属活性如果比氢的活性弱，一般能耐酸腐蚀。如铜、金、银等。
1.2其次是能耐住介质腐蚀的非金属材料
这个主要是陶瓷方面，因为大部分陶瓷都能耐介质腐蚀有机方面；如果有机物表现为酸性或弱酸性，一般能耐住介质。
2.采取有效的防腐蚀措施
2.1防腐涂层
在换热器与腐蚀介质接触表面，覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层要有较好的耐蚀性、防渗性和较好的附着力和柔韧性。对水冷系统，管内清洗干净后进行预膜处理。
2.2金属保护层
常用方法有衬里、复合板(管)、金属喷涂、金属堆焊等。
2.3电化学保护
阴极保护因费用太高，一般不用。阳极保护是接以外用电源的阳极保护换热器，金属表面生成钝化膜而得到保护。
四、结语
LDPE固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，由于其结构简单，制造方便等优点，因此LDPE固定管板式换热器是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。为了保证LDPE固定管板式换热器的正常运行，延缓部件的使用寿命，了解和掌握LDPE固定管板式换热器出现的故障及其产生原因和处理方法显得尤为重要，其中采用先进技术避免腐蚀的产生则更为重要。
参考文献
[1]王荣贵,汪渝.高温氢和硫化氢混合气体对设备的腐蚀及防护[J].化肥设计,2005,(1):22-26.
[2]顾振宗;高压管式LDPE装置技术浅析[J];金山油化纤;1998年01期.
关键词：管板式换热器 腐蚀泄漏 防护措施
换热器是化工生产过程中的重要设备,约占建厂投资费用的20%,占工艺设备总重量的40%。在生产运行过程中由于腐蚀、冲刷等作用,使换热器遭到破坏,使用寿命缩短,造成巨大的经济损失。因此,解决好化工换熱器的腐蚀问题,可以带来巨大的经济效益。
一、LDPE固定管板式换热器的泄漏原因—腐蚀
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程的指标，以满足工业流程上的需要。但是换热器的腐蚀问题严重影响了换热设备的质量，其中主要的腐蚀有：氧腐蚀，冲刷腐蚀以及由于生产工况处于高温高压下，振动加速了腐蚀的速率。
1.换热器几种常见的腐蚀破坏类型
1.1接触腐蚀
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。
1.2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。
1.3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。
1.4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。
2.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:
2.1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,熔解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因素。
2.2其他溶解气体
在水中无氧时CO2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。SO2降低了水的pH值,增加了水对金属的腐蚀性。
2.3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。相反,铅在软水中耐蚀,在硬度高的水中产生孔蚀。
2.4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。
二、腐蚀产生的机理
腐蚀污垢的形成机理腐蚀污垢的形成是由换热面上腐蚀产生的污秽物质和污秽物质被流体冲击而剥离两种现象叠加的结果。腐蚀污垢的电化学机理腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类,而换热器表面的腐蚀就属于电化学腐蚀。腐蚀在阳极和阴极上涉及了两个同时的电化学反应。
1.介质中存在氧化性物质，氧气和氢离子，构成吸氧和析氢腐蚀（这是根本原因）：
阳极反应：Fe-2e→Fe2+
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-2H+2e→H2
2.钛与碳钢构成电偶，固相侧电阻太小，同时构成大阴极/小阳极不利面积比（腐蚀速度增加与Ac/Aa比值成正比，这是过快加速穿孔的主要原因）；
3.介质侧同样由于运行原因，造成出现液相，且电阻太小（这是腐蚀时的离子通道）。
4.结论
4.1注水量小，初凝区位于空冷器回弯管附近；
4.2原油电脱盐开得不正常，造成脱后含盐升高；
4.3中和剂注量不足；
4.4电偶腐蚀起加速作用。
三、如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生
在富氢环境中高温硫化物腐蚀特性较为复杂，在氢的促进下，硫化氢可以加速对金属的腐蚀。这是因为在富氢气氛中，氢作为间隙型质子能够不断地侵入硫化物腐蚀层中，造成垢层疏松多孔，破坏了硫化氢腐蚀膜的保护作用，使金属原子和硫化氢介质得以互相扩散渗透，从而引起硫化氢的腐蚀不断地进行。影响高温硫化氢腐蚀的主要因素是温度和H2S浓度，其腐蚀速度一般随着温度的升高而增加，干的硫化氢气体在200~250℃以下对钢的腐蚀甚微。研究表明，H2-H2S体系中，当H2S的分压在3.43~343kPa,操作温度大于316℃时，硫化氢的腐蚀加剧，一般的铬钼钢不能满足要求。那么应该如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生呢？
1.采用能耐介质腐蚀的金属和非金属材料。
1.1首先是能耐住介质腐蚀的金属材料
这里说的介质主要是以水为主，应该说双相不锈钢在常温下抗水腐蚀能力远好于奥氏体不锈钢；其金属活性如果比氢的活性弱，一般能耐酸腐蚀。如铜、金、银等。
1.2其次是能耐住介质腐蚀的非金属材料
这个主要是陶瓷方面，因为大部分陶瓷都能耐介质腐蚀有机方面；如果有机物表现为酸性或弱酸性，一般能耐住介质。
2.采取有效的防腐蚀措施
2.1防腐涂层
在换热器与腐蚀介质接触表面，覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层要有较好的耐蚀性、防渗性和较好的附着力和柔韧性。对水冷系统，管内清洗干净后进行预膜处理。
2.2金属保护层
常用方法有衬里、复合板(管)、金属喷涂、金属堆焊等。
2.3电化学保护
阴极保护因费用太高，一般不用。阳极保护是接以外用电源的阳极保护换热器，金属表面生成钝化膜而得到保护。
四、结语
LDPE固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，由于其结构简单，制造方便等优点，因此LDPE固定管板式换热器是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。为了保证LDPE固定管板式换热器的正常运行，延缓部件的使用寿命，了解和掌握LDPE固定管板式换热器出现的故障及其产生原因和处理方法显得尤为重要，其中采用先进技术避免腐蚀的产生则更为重要。
参考文献
[1]王荣贵,汪渝.高温氢和硫化氢混合气体对设备的腐蚀及防护[J].化肥设计,2005,(1):22-26.
[2]顾振宗;高压管式LDPE装置技术浅析[J];金山油化纤;1998年01期.