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摘 要：对于化工设备而言，换热器常存在被腐蚀的现象，影响换热器以及整个换热器的整体性能。在本文中，笔者针对换热器的防腐问题以及与之相对应的防腐策略进行了深入的分析和探讨。重点指出了换热器失效的主要原因，并寻找解决腐蚀的问题的有关措施。而且，对于不同的腐蚀原因，该采取与之相适应的合适的防腐措施。
关键词： 换热器 腐蚀 防腐
前言
所谓换热器是指在冷、热流体之间进行能量传递的设备，这类换热器设备在化工生产中具有十分广泛的应用，而且用量需求很大。在化工生产过程中，换热器的管束需要接触很多介质而且这些介质一般具有温度高、压力大、流速快且腐蚀能力强的特点，这就导致换热器出现被腐蚀的现象，进而导致冲刷或者是腐蚀泄露问题。这些泄露问题的出现不仅影响正常生产工作的进行，而且阻碍了整个行业的稳步发展。
1.换热器失效的主要原因
1.1 磨损腐蚀
所谓磨损腐蚀是指换热器表面的介质和金属构件之间相互摩擦，导致构件表面遭受严重的损坏，这一类腐蚀也可简称为磨损。引发磨损的流动介质既可以固体也可以是气体或者是液体。高速流动的流体会对金属构件表面的腐蚀产物进行不断冲刷，而且继续对新裸露出来的部位进行腐蚀，这种双重腐蚀的综合作用结果就导致磨损腐蚀。
就石油化工生产过程中的介质而言，黏连性是其典型的特征。因此，为了防止介质中的物质进行结垢，一定要对流体的流速进行适当控制，一般是要大于2 m/s的。高速流体常引起压力局部过大的问题，进而导致金属表面被剥蚀。这些问题也引起了石油化工生产企业的广泛关注，因此常在设计过程中，安装防冲板，企图减少管子所受的冲击力。但需要指出的是，随着时间的推移，防冲板所承受的冲刷力是很大的，也可能发生不同程度的损坏。由于振动或者是微振动的影响，磨损腐蚀一般呈凹形且切入金属表面。
1.2 电化学腐蚀
如果介质流动不均匀，或者是出现滞留，就很容易在换热器的表面形成大量沉积物。但是，这些沉积物一般是不连续的、而且不均匀也不牢固，极易在某些位置出现裂痕。在这些裂痕的部位，缝隙内外的氧环境是不同的，这就是导致电化学腐蚀的根本原因。电化学腐蚀一般包括：金属发生阳极氧化反应而溶解；阴极发生还原反应，且还原产物不尽相同，可能是酸性，也可能是碱性或者是中性的。需要指出的是，这种腐蚀产物的存在，易引起缝内外的电化学性质不同且不均匀，从而引发更为严重的腐蚀。
1.3 换热器水侧腐蚀
水是换热器中最常用的介质，因此水的腐蚀是一个亟待解决的问题。水中的pH值降低以及水中溶解了大量的氧等原因，再加上水中的有害阴离子的侵蚀，共同导致了腐蚀现象的出现。因此，换热器的表面需要满足一定的防腐要求，即防腐表面必须具备良好的附着力、导热性能优良，具有较大的硬度等。与此同时，还必须具备较强的化学侵蚀能力、较高的抗击水渗透的能力。
2.化工换热器的腐蚀问题与防腐方法
作为化工反应过程中最为重要的设备之一，换热器在化工生产中的地位十分重要，一般占据工艺设备总重的40%，尤其是石化行业，每年需要更换整体换热设备多达2500台，这里面直接关系着耗钢材13000余顿，导致的经济损失高达2亿元。如今，主要用于化工换热器的腐蚀与防腐的方法主要有以下几个方面：
第一、耐蚀材料：通常采用不锈钢、双相刚、钛、铝等耐蚀材料，对换热器的外观进行直接保护。
第二、电化学保护法。传统换热器所使用的碳钢换热器，不仅造价低而且耐蚀性差，一般大型换热器采用外加电流阴极保护，小型换热器多用牺牲阳极的阴极保护法进行防腐，可降低换热器的腐蚀速度。
第三、Ni-P化学镀以及涂料的方式。这种方式是采用对换热器表面实施整体化学镀，在其表面形成致密的镍磷镀层，这种镀层通常为为阴极性镀层，可起到机械隔离腐蚀介质作用。当让，如果用涂料法的话，我们需要注意的是涂料法的保护作用有限，在对其维修的进程中十分容易发生剥落。
第四、渗铝的方式。这种方式在于将铝元素渗入工作表面层，具体涉及粉末法、气相法和料浆法，能够有效提高钢铁、非铁金属及合金的抗高温氧化和燃气腐蚀能力，对大气、硫化氢气体、二氧化碳以及海水介质均具有十分良好的耐蚀性。以渗铝为基础的铝铬共渗、铝硅共渗、铝铬硅共渗都在实际生产过程中得到了广泛的应用。
3. 防腐的具体措施
1）防化学腐蚀的方法：采用不锈钢、双相刚、钛、铝等耐蚀材料。
2）防电位腐蚀的方法：碳钢换热器造价低、耐蚀性差，一般大型换热器采用外加电流阴极保护，小型换热器多用牺牲阳極的阴极保护，可减缓换热器的腐蚀。在发生电化学腐蚀时，在阴极和阳极之间会产生腐蚀电流。此时，如果采用电极电位低于被腐蚀物体的金属来接触哦我们所要保护的对象，那么低电位金属被腐蚀所产生的电流就可以用来作为保护高电位被保护对象的防腐蚀电流，这是一种典型的牺牲阳极保护法。对于牺牲阳极保护法而言，最常使用的材料就是碳素钢。这种牺牲阳极保护法一般适用于小型的换热器。而对于大型的换热器，可以采用外加电流作为防腐电流的方式来进行防腐，这种方法被称为外加电流阴极保护法。
3）防各种离子腐蚀的方法：如防氯离子腐蚀、氢离子腐蚀等
钛对氯具有很强的抗腐蚀性，是海水淡化设备换热器的首选材料。另外，钛制列管式换热器在氯碱工业中也得到了广泛的应用。随着沿海地区石油化工、电力等行业的迅速发展，应用海水取代日益紧张的淡水作为工业冷却介质，可以节约大量的淡水资源，获得显著的经济效益和社会效益。但是由于海水腐蚀性强，当管束采用普通碳钢或不锈钢时，海水作为冷却介质会对管束产生严重腐蚀，显著降低热交换器的使用寿命。这样，不仅增加了设备的更换次数，同时也由于设备失效引起装置停工过于频繁而使经济效益降低。一般情况下，为解决这一问题，需要对管子进行材料升级，升级材料常用的主要是钛管。
钛及钛合金不仅性能优异， 而且钛的资源丰富。据统计，钛在地壳中的蕴藏量仅次于铅、铁、镁， 居第四位。全世界钛的储量为 40 多亿吨，是铬的20倍、镍的30倍、铜的60倍。按目前的消费量来看，钛将会由“稀有金属”发展成为非稀有金属，最终成为普通金属。
国外早在上世纪50年代就开始将钛设备应用于炼化行业。日本由于油源短缺，多从中东进口，有较久的加工高硫原油的历史，因而积累了丰富的选材防腐经验。日本从1955年就开始用钛材解决常减压低温H2S-HCl-H2O环境腐蚀问题。随着我国20余年经济高速发展，石油需求量迅猛上升，从国外尤其从中东进口高含硫原油逐年增加，这就带来了炼油设备提高材质的技术改造，以适应炼制中东原油防腐要求，如工业发达国家一样，选用钛材制作某些关键部件腐蚀严重的换热或冷凝冷却设备不仅是生产的需要，也是增加经济效益与社会效益的需要。
4. 结语
在用于工业生产的化工设备装置中，往往会遭遇化工设备的腐蚀。在这些设备中，最为常见的腐蚀便是换热器的腐蚀，因此，我们可以根据腐蚀的不同形式和种类将这些腐蚀分成若干类型：负荷应力、热应力所造成的应力腐蚀；沉积物原因造成的电化学腐蚀；由于入口流体速度较高而造成的换热器的磨损腐蚀；由于溶解氧腐蚀或者材质等方面的原因造成的直接腐蚀等。有鉴于此，我们要科学分析不同换热器的不同种类，合理的根据其材质、形状、使用特点等因素，做好相应的防腐措施。
参考文献
[1]喻付华，化工换热器的腐蚀问题及防腐措施[J]，科技资讯，2013年第08期。
[2]都跃良，镇海炼化炼油装置换热器腐蚀防护技术评述[J].腐蚀与防护，2005年第03期
[3]夏强，化工设备换热器的常见腐蚀与防腐[J]，装备制造技术，2010年第03期。
作者简介：李严俊（1983-1），男，本科，2005年7月毕业于新疆大学机械设计制造及其自动化专业，目前在新疆天智辰业化工有限公司从事设备管理方面的工作。
关键词： 换热器 腐蚀 防腐
前言
所谓换热器是指在冷、热流体之间进行能量传递的设备，这类换热器设备在化工生产中具有十分广泛的应用，而且用量需求很大。在化工生产过程中，换热器的管束需要接触很多介质而且这些介质一般具有温度高、压力大、流速快且腐蚀能力强的特点，这就导致换热器出现被腐蚀的现象，进而导致冲刷或者是腐蚀泄露问题。这些泄露问题的出现不仅影响正常生产工作的进行，而且阻碍了整个行业的稳步发展。
1.换热器失效的主要原因
1.1 磨损腐蚀
所谓磨损腐蚀是指换热器表面的介质和金属构件之间相互摩擦，导致构件表面遭受严重的损坏，这一类腐蚀也可简称为磨损。引发磨损的流动介质既可以固体也可以是气体或者是液体。高速流动的流体会对金属构件表面的腐蚀产物进行不断冲刷，而且继续对新裸露出来的部位进行腐蚀，这种双重腐蚀的综合作用结果就导致磨损腐蚀。
就石油化工生产过程中的介质而言，黏连性是其典型的特征。因此，为了防止介质中的物质进行结垢，一定要对流体的流速进行适当控制，一般是要大于2 m/s的。高速流体常引起压力局部过大的问题，进而导致金属表面被剥蚀。这些问题也引起了石油化工生产企业的广泛关注，因此常在设计过程中，安装防冲板，企图减少管子所受的冲击力。但需要指出的是，随着时间的推移，防冲板所承受的冲刷力是很大的，也可能发生不同程度的损坏。由于振动或者是微振动的影响，磨损腐蚀一般呈凹形且切入金属表面。
1.2 电化学腐蚀
如果介质流动不均匀，或者是出现滞留，就很容易在换热器的表面形成大量沉积物。但是，这些沉积物一般是不连续的、而且不均匀也不牢固，极易在某些位置出现裂痕。在这些裂痕的部位，缝隙内外的氧环境是不同的，这就是导致电化学腐蚀的根本原因。电化学腐蚀一般包括：金属发生阳极氧化反应而溶解；阴极发生还原反应，且还原产物不尽相同，可能是酸性，也可能是碱性或者是中性的。需要指出的是，这种腐蚀产物的存在，易引起缝内外的电化学性质不同且不均匀，从而引发更为严重的腐蚀。
1.3 换热器水侧腐蚀
水是换热器中最常用的介质，因此水的腐蚀是一个亟待解决的问题。水中的pH值降低以及水中溶解了大量的氧等原因，再加上水中的有害阴离子的侵蚀，共同导致了腐蚀现象的出现。因此，换热器的表面需要满足一定的防腐要求，即防腐表面必须具备良好的附着力、导热性能优良，具有较大的硬度等。与此同时，还必须具备较强的化学侵蚀能力、较高的抗击水渗透的能力。
2.化工换热器的腐蚀问题与防腐方法
作为化工反应过程中最为重要的设备之一，换热器在化工生产中的地位十分重要，一般占据工艺设备总重的40%，尤其是石化行业，每年需要更换整体换热设备多达2500台，这里面直接关系着耗钢材13000余顿，导致的经济损失高达2亿元。如今，主要用于化工换热器的腐蚀与防腐的方法主要有以下几个方面：
第一、耐蚀材料：通常采用不锈钢、双相刚、钛、铝等耐蚀材料，对换热器的外观进行直接保护。
第二、电化学保护法。传统换热器所使用的碳钢换热器，不仅造价低而且耐蚀性差，一般大型换热器采用外加电流阴极保护，小型换热器多用牺牲阳极的阴极保护法进行防腐，可降低换热器的腐蚀速度。
第三、Ni-P化学镀以及涂料的方式。这种方式是采用对换热器表面实施整体化学镀，在其表面形成致密的镍磷镀层，这种镀层通常为为阴极性镀层，可起到机械隔离腐蚀介质作用。当让，如果用涂料法的话，我们需要注意的是涂料法的保护作用有限，在对其维修的进程中十分容易发生剥落。
第四、渗铝的方式。这种方式在于将铝元素渗入工作表面层，具体涉及粉末法、气相法和料浆法，能够有效提高钢铁、非铁金属及合金的抗高温氧化和燃气腐蚀能力，对大气、硫化氢气体、二氧化碳以及海水介质均具有十分良好的耐蚀性。以渗铝为基础的铝铬共渗、铝硅共渗、铝铬硅共渗都在实际生产过程中得到了广泛的应用。
3. 防腐的具体措施
1）防化学腐蚀的方法：采用不锈钢、双相刚、钛、铝等耐蚀材料。
2）防电位腐蚀的方法：碳钢换热器造价低、耐蚀性差，一般大型换热器采用外加电流阴极保护，小型换热器多用牺牲阳極的阴极保护，可减缓换热器的腐蚀。在发生电化学腐蚀时，在阴极和阳极之间会产生腐蚀电流。此时，如果采用电极电位低于被腐蚀物体的金属来接触哦我们所要保护的对象，那么低电位金属被腐蚀所产生的电流就可以用来作为保护高电位被保护对象的防腐蚀电流，这是一种典型的牺牲阳极保护法。对于牺牲阳极保护法而言，最常使用的材料就是碳素钢。这种牺牲阳极保护法一般适用于小型的换热器。而对于大型的换热器，可以采用外加电流作为防腐电流的方式来进行防腐，这种方法被称为外加电流阴极保护法。
3）防各种离子腐蚀的方法：如防氯离子腐蚀、氢离子腐蚀等
钛对氯具有很强的抗腐蚀性，是海水淡化设备换热器的首选材料。另外，钛制列管式换热器在氯碱工业中也得到了广泛的应用。随着沿海地区石油化工、电力等行业的迅速发展，应用海水取代日益紧张的淡水作为工业冷却介质，可以节约大量的淡水资源，获得显著的经济效益和社会效益。但是由于海水腐蚀性强，当管束采用普通碳钢或不锈钢时，海水作为冷却介质会对管束产生严重腐蚀，显著降低热交换器的使用寿命。这样，不仅增加了设备的更换次数，同时也由于设备失效引起装置停工过于频繁而使经济效益降低。一般情况下，为解决这一问题，需要对管子进行材料升级，升级材料常用的主要是钛管。
钛及钛合金不仅性能优异， 而且钛的资源丰富。据统计，钛在地壳中的蕴藏量仅次于铅、铁、镁， 居第四位。全世界钛的储量为 40 多亿吨，是铬的20倍、镍的30倍、铜的60倍。按目前的消费量来看，钛将会由“稀有金属”发展成为非稀有金属，最终成为普通金属。
国外早在上世纪50年代就开始将钛设备应用于炼化行业。日本由于油源短缺，多从中东进口，有较久的加工高硫原油的历史，因而积累了丰富的选材防腐经验。日本从1955年就开始用钛材解决常减压低温H2S-HCl-H2O环境腐蚀问题。随着我国20余年经济高速发展，石油需求量迅猛上升，从国外尤其从中东进口高含硫原油逐年增加，这就带来了炼油设备提高材质的技术改造，以适应炼制中东原油防腐要求，如工业发达国家一样，选用钛材制作某些关键部件腐蚀严重的换热或冷凝冷却设备不仅是生产的需要，也是增加经济效益与社会效益的需要。
4. 结语
在用于工业生产的化工设备装置中，往往会遭遇化工设备的腐蚀。在这些设备中，最为常见的腐蚀便是换热器的腐蚀，因此，我们可以根据腐蚀的不同形式和种类将这些腐蚀分成若干类型：负荷应力、热应力所造成的应力腐蚀；沉积物原因造成的电化学腐蚀；由于入口流体速度较高而造成的换热器的磨损腐蚀；由于溶解氧腐蚀或者材质等方面的原因造成的直接腐蚀等。有鉴于此，我们要科学分析不同换热器的不同种类，合理的根据其材质、形状、使用特点等因素，做好相应的防腐措施。
参考文献
[1]喻付华，化工换热器的腐蚀问题及防腐措施[J]，科技资讯，2013年第08期。
[2]都跃良，镇海炼化炼油装置换热器腐蚀防护技术评述[J].腐蚀与防护，2005年第03期
[3]夏强，化工设备换热器的常见腐蚀与防腐[J]，装备制造技术，2010年第03期。
作者简介：李严俊（1983-1），男，本科，2005年7月毕业于新疆大学机械设计制造及其自动化专业，目前在新疆天智辰业化工有限公司从事设备管理方面的工作。