换热器是化工生产中经常使用的设备，其工作原理是调节流体或气体间的热能。 在化工行业中，参与反应的多数是流体物质，具有较强的腐蚀性，换热器受到长期腐蚀会降低使用寿命，经常接触还会导致液体泄漏，出现一定的安全事故 [1] 。 随着我国对化工行业安全性的高度重视，提升换热器的防腐性能已经成为化工领域研究的重要课题之一。
换热器在生产中的地位不可替代，由于在连续生产中受到高温高压双重危害，持续时间越长，对换热器的损害就越大。 换热器内部的换热系统可有效调节内部介质温度，保证设备长期稳定运行。 换热器种类较多，腐蚀原因也各不相同，如长期处于高温状态、工作强度大、人为损害等都是造成换热器使用寿命降低的重要因素。
1 、换热器的概述
换热器是化工生产中常见的一种化工设备。 在合成氨的工艺流程中，换热器的作用主要是调节内部液体温度、冷却高温介质、加热低温介质。 换热器不仅可以作为独立运行的设备单独发挥调节温度的作用，还可作为系统中的一个部件，与管道、压力装置一起构成一个系统 [2] 。 在生产运行的过程中，频繁接触高温高压介质， 换热器的内部会受到多种原因的腐蚀，长期腐蚀会破坏设备的保护层，造成泄漏。 长时间泄漏会影响生产的稳定性，引发安全事故。
化工设备中的换热器可传导不同流体之间的热能，确保流体物质的温度满足生产的要求，因此要提高换热器的使用寿命。换热器使用范围非常广泛，在化工领域、煤炭领域、热电厂等处很常见，与工程运行中的许多流体物质接触会直接或间接增加被腐蚀的可能性。 目前，使用率较高的是再生换热器、壁间换热器、混合换热器等。换热器的腐蚀会导致设备故障，给企业造成一定的经济损失。
2、 换热器的腐蚀类型
2.1 物理性腐蚀
换热器的材质种类繁多，最常见的是金属材质，因其性能稳定、强度高、硬度大、延展性较强等特点，适合作为换热器的主要材质使用 [3] 。 金属材质的零件在运行过程中会出现大量摩擦，造成金属结构表面损伤，表面覆盖的保护层被划破脱落后，金属内部材质与流体、空气等直接接触，会造成物理性腐蚀。
换热器内部的物质主要是蒸汽和循环水， 循环水是高速度的流体， 这种高速度对金属表面形成一定的冲击力，造成一定的腐蚀。蒸汽主要在设备上方流过，通过对传热面板的冲刷，逐步增加压力，对设备内部的冲击力增大， 进一步腐蚀设备内部的表面层 [4] 。
2.2 电化学腐蚀
换热器在化工工艺流程中，常常接触到流速不同的液体，日积月累造成一定的沉积物依附于换热器的内部，一些小的沉积物在内部管道中跟随流体一同运动，接触换热器的金属表面，某些沉积物会黏附在腐蚀部位的缝隙处，随着腐蚀时间的延长，在缝隙部位形成凹陷的小槽。 不同的沉积物种类、裂缝大小和小凹槽出现的部位，都是引起设备内部化学腐蚀的原因。 阳极金属腐蚀是电化学腐蚀中最明显的一种类型。 这种腐蚀可能发生阴极反应，也可能发生阳极反应，不论何种反应，都会造成金属设备熔解，增加换热器的腐蚀程度 [5] 。 阳极金属周围的化学反应会逐步溶解金属；阴极金属可将周围的物质还原成一种碱性溶液。化学反应的发生存在时间差异，这种差异会在一定程度上加剧对换热器内部的腐蚀，进而影响设备的正常使用。
2.3 水腐蚀
化工生产中，水是设备内部的主要物质，但因生产用水杂质较多，钙镁成分会破坏换热器内部的表面层，使换热器的腐蚀概率变大。 在生产过程中，循环水的氧气含量较高， pH 值较低，在化学反应的过程中，阴离子侵蚀与水的相互渗透，会造成换热器的严重腐蚀。 换热管道内部的蒸汽过多也会加重管道内部的腐蚀情况，蒸汽化学反应后的生成物与氧气接触发生溶解反应，水中的阴离子也参与溶解反应，形成水腐蚀现象，长时间的腐蚀也会加快腐蚀速度。
3、 换热器腐蚀的预防措施
3.1 材料选择
换热器腐蚀的主要原因是材料的防腐性差，因此，更换防腐材料是解决换热器遭受腐蚀的主要方法。 在换热器内部涂刷防腐材料，一般以无机防腐为主，避免接触过多的金属材料或浓酸、强酸等物质。 生产中使用的无机涂层比较单薄， 在弯折的部位，涂层的变形概率较大。 当出现变形的部位接触到带有腐蚀性的介质后，会逐步出现裂痕，裂痕增大的部位会形成腐蚀区域。 这种被缓慢腐蚀的过程会加重换热器腐蚀程度，缩短换热器使用寿命。管道外部的防腐涂层通常采用浸泡方式， 外壳借助循环泵进行喷涂，一般是两次底漆、四次面漆。
喷涂结束后，要及时检查涂层的光滑度、层间缝隙、涂层厚度和均匀度，所有指标符合要求后，换热器才可投入生产。氯乙烯作为使用频率较高的涂层原料，其作用更加明显 [6] ，不仅具有防水、防腐的特性，还可对盐酸、盐类水产生一定的抗腐蚀性，抵抗一定浓度的浓硫酸和浓盐酸等。
3.2 日常维护方面
定期维修保养、清洗换热器，可减少化学沉淀物及微生物对设备的侵蚀，提高换热器使用寿命，保障换热器在工艺生产中连续稳定运行。 换热器的清洗方式尤为关键， 不同的腐蚀类型， 需要不同清洗方式，一般选择化学清洗和机械清洗。换热器内部以化学清洗为主，多以海绵球、盐酸为关键药剂。 机械清洗主要是降低换热器磨损程度，其成本低廉，是化工领域的主要防腐保养方法。
换热器内部清洗是一项十分严谨的工作， 清洗前要调整适当的用水压力， 并根据实验效果逐步增加压力， 避免在清洗过程中压力突变损伤换热器内部的表面层，降低机械清洗的效果 [7] 。 当换热器的内部结构有污垢时， 可通过机械清洗方式对内部的金属材质进行射流清洗，压力一般选择 50 MPa 。
换热器在不能使用常规方法清洗时， 可采用质地柔软的海绵球对换热器内部进行清洗。 为提高清洗效果，先对换热器内部的腐蚀原因进行分析，根据不同原因采用合适的材料进行清洗。 去除硬度较大的污垢，一般选取砂质海绵球，将其移动到内部后，通过摩擦使污垢层被一点点除去。 使用碱性溶液清洗的方法时，需将这两种化学试剂放在清洗部位，一般是 1 t 水添加 5 kg 的碱液。 为减少对换热器的损害，保证操作过程的安全，要提前进行实验，把握试剂用量，这样也可降低保养成本。 盐酸清洗有剥离、溶解的作用，可溶解大部分吸附在换热器内部的污垢层， 达到清洗的目的。 在盐酸清洗的过程中，需加入少量的缓冲剂，避免过量盐酸对设备造成腐蚀 [8] 。
定期保养工作有效降低了设备被腐蚀的概率，但腐蚀问题不可能完全避免，这就要求工作人员一定要做好定期保养工作。
4、 结语
本文通过对换热器的腐蚀原因进行深度分析，总结了如何通过材料选择和日常保养这两个方面进行防腐。 同时，做好换热器防腐工作，也有利于降低换热器的损坏频率，提高企业的经济效益。
参考文献：
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[3] 杨英春.蒸压釜本质安全管理[J].设备管理与维修,2017(18):13- 14.
[4] 姬淑生,马可望.浅析换热器的腐蚀类型与防治措施[J].化学工程与装备,2019(8):221- 222.
[5] 周文.快开门压力容器检验分析[J].中国特种设备安全,2012,28(1):32- 33.
[6] 李飞杰.蒸压釜定期检验发现母材裂纹分析[J].设备管理与维修, 2020(9):126- 127.
[7] 马可望.浅析化工设备检修中的常见问题及应对措施[J].四川化工,2019,22(4):56- 58.
[8] 马可望.关于提高化工设备防腐能力的浅析[J].化学工程与装备,2019(7):238- 239.
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