换热器设备应用领域日益扩张

     换热器是石油化工行业的重要设备，它的腐蚀及保护对设备的长周期运行有着重要的意义；由于近年来加工原油中的硫、酸及杂质含量越来越高，对炼油换热设备的防腐蚀性能及材料的选择提出了更高的要求。文章对采用专用涂料与牺牲阳极综合保护法进行了阐述，该方法工艺方案和特点是：表面处理要彻底，合理选取保护电流密度，按设计要求确定阳极块，控制好湿度和温度，涂料施工严格按照SHY－99涂料工艺进行，确保综合防护的效果。
　　关键词：换热器牺牲阳极防腐涂料中图分类号：TQ639.2文献标识码：B文章编号：1007－015X（2012）05－0047－02目前国内石油、化纤、冶金、发电等企业的冷换器设备经常由于水垢、腐蚀产物和腐蚀物黏泥造成冷换器堵塞，致使传热系数下降，是冷却水系统中最常见的问题。由于碳酸盐垢的导热系数只有碳钢的1%左右，直接影响到了换热效率，增加了系统的压力降。垢下腐蚀也常常缩短设备的寿命，造成的经济损失十分惊人。其次，每次停工检修时还要投入大量的人力物力疏通结垢和腐蚀产物，清洗等一系列的维修工作量十分繁杂，解决碳钢水冷器的腐蚀问题变得极有必要。
　　1.防腐蚀措施目前，冷换设备上应用较多的防腐蚀技术是提高设备的材质和涂敷防腐蚀涂料，但提高设备材质会大幅度提高建设成本。防腐蚀涂层虽具有良好的防腐蚀性能，但单一的防腐蚀涂层由于其在金属表面的附着能力和涂层厚度的不同，会存在一定的缺陷，而使用涂料与牺牲阳极联合保护法，能很好的解决此问题。
　　1.1牺牲阳极保护牺牲阳极的阴极保护法是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属，如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗，释放出的电流供给作为阴极的被保护金属构筑物。
　　牺牲阳极的阴极保护技术在国内冷换设备中已开始应用并逐渐得到推广，但单纯的牺牲阳极保护，由于电流所能到达的地方有限，其保护面积也有限，只适合于小型换热器。随着设备的大型化，一方面要大量的消耗阳极块，增加成本，影响了保护年限（这是由于冷换设备安装阳极块数量有限的缘故）；另一方面由于冷换设备形状复杂，难以保证电流的保护均匀性及保护深度，从而导致保护失效。如果把涂料防腐蚀与牺牲阳极保护结合起来，就可避免上述现象。这是由于被保护的碳钢基体形成了大阴极，减弱了冷换设备的形状复杂性，使得保护电流均匀，保护深度加深，同时即使涂料有局部破损，被保护的面积也较小，所要消耗的阳极块数量也大大减少。
　　1.2换热器综合防腐蚀保护方法对于换热器筒体防腐蚀，如果只采用涂料防护或者镍磷镀防护。在装换热器芯子时，很容易造成防腐蚀层破坏，形成大阴极及小阳极现象，从而加速设备的腐蚀。为避免这种现象，需对换热器筒体进行牺牲阳极保护，即使防腐蚀层脱落也可以保护设备。该部位是气液两相区，在气态时不产生电化学腐蚀，因此传统的牺牲阳极无法发生作用。在液态环境中，由于冷凝区域出现的液体水较少，分布不是很均匀，无法达到牺牲阳极的目的，因而设备无法得到保护。综合防腐蚀保护技术的最大优点是可以根据换热器不同部位所处的腐蚀环境不同，对其采用不同的防腐蚀方法，具有较高的灵活性，从而降低成本，所以得到了广泛的应用。例如采用喷铝加高温涂料封孔技术，即整个筒体内采用喷铝技术整体封闭，冷凝区域出现的液体水较少，当局部出现涂料破损时铝材能够起到牺牲阳极的作用。即使在装换热器芯子时，出现部分破损，也不会被腐蚀。而对于循环水走壳层的设备，采用带状的牺牲阳极块，可以避免因阳极块的安装导致流量的变化。
　　2.换热器综合保护在炼油厂的应用2.1换热器综合防护技术方案冷换设备腐蚀结垢最严重部位通常在距管口1～1.5m处，单纯的电化学保护距离为距管口0.2～0.3m处，如果对整台设备进行涂料防腐蚀再在两端设计安装牺牲阳极块，保护深度可达到距管口2～2.5m，这样整台设备就能很好的被保护起来。牺牲阳极块经常采用耐高温的Mg合金，并将其浇铸成方便安装、释放电流效率高的形状，安装在封头内隔板上（焊接或螺栓连接）。为了增大冷换器管内的保护效果，将封头内壁包括隔板及换热器管束涂刷换热器专用防腐蚀涂料SHY-99，使保护电流集中于冷换器管内部分，在电化学保护电流作用下使管内腐蚀及结垢减轻或停止。采用该技术后，可使冷却水的水垢明显减少，改善冷却效果，节省大量冷却水；同时也可节省使用药剂的费用，所以经济效益十分可观。冷换设备的阳极块的数量要根据保护设备的大小、年限、保护电流、介质状况及设备的结构来计算阳极块的数量及分布。阳极块的形状及规格也可以根据设备情况进行设计。
　　2.2换热器综合防腐蚀保护施工工艺为了确保施工质量，并使施工能按期保质保量完成，施工应严格按照以下顺序进行：（1）对需阴极保护的冷换器，首先进行表面除锈处理，除锈方法可采用喷砂或化学除锈。金属表面应无油污、灰尘和无锈迹，除锈等级应达到Sa2.5级或St3.0级。对有旧涂层的金属表面，还应除去旧涂层、锈层、油污及灰尘等；（2）按照设计要求预埋阳极块固定螺栓或焊接牺牲阳极块；（3）施工期间湿度应不高于75%，温度15～25℃为最佳温度；（4）涂料应采用换热器专用防腐涂料SHY-99.对表面处理过的设备进行涂料施工，涂料施工严格按照SHY-99涂料工艺进行施工。
　　（5）牺牲阳极采用焊接或螺栓连接的方法，焊接可使阳极固定更加牢靠，而螺栓连接在检修时易对阳极块进行更换。对安装后的牺牲阳极应仔细检查，确保安装牢靠、接触良好。
　　3.总结采用涂料与牺牲阳极的联合保护方法，对换热器的防腐蚀具有很高的可靠性和满意的寿命。喷砂除锈要达到足够的粗糙度，采用SHY－99专用防腐蚀涂料，控制涂膜厚度；合理选取保护电流密度，准确计算阳极发生电流，确定阳极用量，正确安装阳极。