换热器的腐蚀与防护

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。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•4pH值•钢在pH11的水中腐蚀较小,pH7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•淡水中的CaCO3垢。CaCO3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！