換熱器在化工生產(chǎn)中占有重要地位，而換熱器機組結垢腐蝕，導致傳熱不夠而被迫停車(chē)清洗或者換熱器的更換，嚴重時(shí)會(huì )影響安全生產(chǎn)的進(jìn)行，更會(huì )增加企業(yè)運行的成本。

　　結垢原因

　　1顆粒污垢

　　懸浮于流體的固體微粒在換熱表面上的積聚，一般是由顆粒細小的泥沙、塵土、不溶性鹽類(lèi)、膠狀物、油污等組成。

　　當含有這些物質(zhì)的水流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，形成垢下腐蝕，為某些細菌生存和繁殖提供溫床。當防腐措施不當時(shí)，最終導致?lián)Q熱表面腐蝕穿孔而泄漏。

　　2生物污垢

　　除海水冷卻裝置外，一般生物污垢均指微生物污垢。循環(huán)水系統中最常見(jiàn)的微生物主要是鐵細菌、真菌和藻類(lèi)。

　　鐵細菌能把溶于水中的Fe2+ 轉化為不溶于水的Fe2O3 的水合物，在水中產(chǎn)生大量鐵氧化物沉淀以及建立氧濃差腐蝕電池，腐蝕金屬。

　　且循環(huán)水系統中的藻類(lèi)常在水中形成金屬表面差異腐蝕電池而導致沉積物下腐蝕。塊狀的還會(huì )堵塞換熱器中的管路，減少水的流量，從而降低換熱效率。

　　3結晶污垢

　　在冷卻水循環(huán)系統中，隨著(zhù)水分的蒸發(fā)，水中溶解的鹽類(lèi)(如重碳酸鹽)的濃度增高，部分鹽類(lèi)因過(guò)飽和而析出，而某些鹽類(lèi)則因通過(guò)換熱器傳熱表面時(shí)受熱分解產(chǎn)生沉淀。這些水垢由無(wú)機鹽組成、結晶致密，被稱(chēng)為結晶水垢。

　　4腐蝕污垢

　　具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對換熱表面腐蝕而產(chǎn)生的污垢。腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的 pH 值等因素。

　　通常，冷卻管中的污垢冷卻管一般為紫銅管和黃銅管，金屬腐蝕主要是較高溫度下(40～50℃)的氧腐蝕，污垢以銅或銅合金腐蝕產(chǎn)物和鈣鎂沉淀物為主，從而造成大量腐蝕污垢。

　　5凝固污垢

　　流體在過(guò)冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當水低于冰點(diǎn)而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對這種污垢影響很大。

　　金屬腐蝕

　　換熱器大多數是金屬質(zhì)地，而在自然界中大多數金屬常以礦石的形式，即金屬化合物的形式存在，而腐蝕則是一種金屬回復到自然狀態(tài)的過(guò)程。

　　換熱器的腐蝕主要是指板片的腐蝕。與水質(zhì)不純、大氣對水的污染、管內壁面狀況以及水流速大小等因素均有著(zhù)密切關(guān)系。

　　1化學(xué)腐蝕

　　金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應而被氧化損耗的過(guò)程。

　　2電化學(xué)腐蝕

　　金屬表面與電解質(zhì)溶液因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見(jiàn)的腐蝕。電化學(xué)腐蝕通常又以應力腐蝕破裂、點(diǎn)蝕(小孔腐蝕)、縫隙腐蝕等局部腐蝕的形式出現。

　　3應力腐蝕

　　產(chǎn)生應力腐蝕必須具備特定的腐蝕環(huán)境和足夠大的拉伸應力。CL-是造成應力腐蝕的另一個(gè)主要因素。 Cl- 半徑小，穿透力極強，很容易穿透保護膜內極小的孔隙，破壞局部鈍化膜而進(jìn)入裂縫尖端生成HCl，產(chǎn)生自加速催化加速腐蝕過(guò)程，同時(shí) H+ 在尖端析出，滲入裂縫前緣，可使金屬脆化。

　　溫度是引起應力腐蝕破裂的重要因素，溫度愈高時(shí)引起腐蝕的 Cl- 濃度越低，也就愈易發(fā)生應力腐蝕破裂。

　　4生物腐蝕

　　主要是與冷卻水系統的循環(huán)水等介質(zhì)接觸的金屬表面上易引起生物腐蝕。生物腐蝕的原因是由于生物體會(huì )以有機緩蝕劑為食物，生物代謝產(chǎn)生酸，破壞金屬耐腐蝕保護層，生物新陳代謝耗氧，造成金屬表面 O2 濃度不均而引起氧濃差腐蝕。

　　換熱器防腐蝕的六項措施

　　1合理的工藝設計

　　設計時(shí)，將蒸汽放在管程側，避免高速氣體流經(jīng)殼程。殼程有較大流量介質(zhì)時(shí)，可以設計多個(gè)殼程入口，緩沖壓力，另外應設置防沖板，減少高速流體對設備造成的沖刷腐蝕。

　　為避免殘留液和沉積物的滯留，焊接時(shí)盡量采用雙面對接焊和連續焊，避免搭接焊和點(diǎn)焊。在焊接工藝中應根據實(shí)際經(jīng)驗，引起應力腐蝕破裂的應力主要是殘余應力，而殘余應力主要是由冷加工以及焊接引起的內應力所構成。

　　對冷加工件和焊接件進(jìn)行熱處理，有助于消除殘余應力，從而也有助于防止應力腐蝕的產(chǎn)生。常采用應力退火熱處理消除殘余應力或其他消除殘余應力的方法，如水壓試驗、振動(dòng)時(shí)效及錘擊等。

　　另外，管束起吊必須采用尼龍帶，保證金屬表面平整、無(wú)劃痕、能夠順利入殼。

　　2耐腐蝕材料

　　采用耐蝕材料(如雙目不銹鋼、哈氏合金、鈦、鈦合金、銅等)，這些材料耐腐蝕性強，可以提高換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價(jià)格昂貴，制造成本高，一次性投入的成本大，企業(yè)一般難以接受，推廣困難。

　　3電化學(xué)保護法

　　電化學(xué)保護方法不但可以防止應力腐蝕斷裂, 而且在保護參數選用得當的條件下即使產(chǎn)生了裂紋仍可使其停止擴展?？刹捎脿奚?陽(yáng)極保護或表面噴涂耐蝕金屬的方法。

　　陰極保護：

　　利用外加直流電源，使金屬表面上的陽(yáng)極變?yōu)殛帢O而受到保護。這種方法消耗電量大，費用高，采用極少。

　　陽(yáng)極保護法：

　　把被保護的設備接以外加電源的陽(yáng)極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達到保護。碳鋼換熱器的造價(jià)低，但耐腐蝕性差。

　　通過(guò)采用犧牲陽(yáng)極保護技術(shù)可以提 高換熱器的使用壽命，但這一技術(shù)的保護作用僅限于管子入口處的有限長(cháng)度內, 管內深處難以實(shí)現陰極保護，所以犧牲陽(yáng)極保護法在換熱器上的應用受到了很大限制。

　　4添加緩蝕劑法

　　在腐蝕性介質(zhì)中，加入少量的某些物質(zhì)，而這些物質(zhì)能使金屬的腐蝕大大降低，甚至停止，這類(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為緩蝕劑。我們蘭州格瑞緩蝕技術(shù)研究所研發(fā)生產(chǎn)的緩蝕阻垢劑GR-946具有良好的防垢性能，有效保護金屬材質(zhì)，對換熱設備無(wú)損傷。緩蝕劑的加入不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　5換熱器運行

　　換熱器開(kāi)車(chē)時(shí)，現將冷流體充滿(mǎn)容器，關(guān)閉入口，再將熱流體題緩慢注入，盡量使導入流體而形成的管子與殼體之間的熱膨脹差為最小。

　　停車(chē)后，用干燥壓縮空氣將換熱器中所有的流體排除，這樣可以將應力降到最小，避免應力腐蝕。在開(kāi)車(chē)過(guò)程中，上下水閥保持全開(kāi)狀態(tài)，避免流速減慢，介質(zhì)中雜質(zhì)沉淀在管式表面造成結垢后腐蝕。