楊奎，王小軍

（延安煉油廠機(jī)動(dòng)設(shè)備部，陜西 延安 727406）

在能源、化工、制造業(yè)等領(lǐng)域，管殼式換熱器應(yīng)用的十分廣泛，其主要包含殼體本身、換熱管、管板、擋板等零件。當(dāng)前隨著我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，管殼式換熱器的材質(zhì)也開(kāi)始豐富起來(lái)，包含不銹鋼、石墨、碳鋼等等，甚至也出現(xiàn)陶瓷等新材料構(gòu)成的管殼式換熱器。管殼式換熱器的工作作用顧名思義，主要集中于換熱，其工作原理主要是透過(guò)換熱管壁厚實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)，將熱量傳遞到殼體內(nèi)部以及和換熱管外壁接觸的流體上，流體得到熱量，通過(guò)自身的傳導(dǎo)輻射和對(duì)流，實(shí)現(xiàn)下一波的熱量傳遞，達(dá)到熱量交換的目的。整體而言，換熱器是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中冷熱交替熱量交換的重要機(jī)動(dòng)設(shè)備。然而在管殼式換熱器運(yùn)行的過(guò)程中，由于存在加工流程之間的差別，可能會(huì)導(dǎo)致各種各樣故障的出現(xiàn)，例如殼體內(nèi)部腐蝕出現(xiàn)串流以及內(nèi)流問(wèn)題、殼體內(nèi)部流體折流問(wèn)題、安裝尺寸不合適、噪聲振動(dòng)泄漏等問(wèn)題。其中腐蝕問(wèn)題是管殼式換熱器的常見(jiàn)問(wèn)題之一，腐蝕問(wèn)題往往會(huì)帶來(lái)管殼式換熱器內(nèi)部穩(wěn)定性的減弱，為平穩(wěn)安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。鑒于此，下文將在分析管殼式換熱器腐蝕原因的基礎(chǔ)上分析防腐技術(shù)在管殼式換熱器中的應(yīng)用。

1 管殼式換熱器腐蝕類型概述

腐蝕是管殼式換熱器在運(yùn)行過(guò)程中最為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，腐蝕漏的原因也較為多種多樣，通常集中于連接原因，封頭和殼體本身之間連接不嚴(yán)、螺絲松動(dòng)，導(dǎo)致腐蝕情況的發(fā)生。同時(shí)也可能存在由于密封零件長(zhǎng)期實(shí)效導(dǎo)致密封效果不好，進(jìn)而發(fā)生滲漏情況。有的企業(yè)是由于換熱管本身和殼體等金屬材料接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)有能夠?qū)τ诟g位置進(jìn)行清洗和處理，長(zhǎng)期腐蝕形成局部的殼體和管壁損壞，形成較大的空洞導(dǎo)致泄漏。部分情況是由于流體在管內(nèi)或者殼內(nèi)流速過(guò)大過(guò)快導(dǎo)致的震動(dòng)性泄漏腐蝕，有的是由于生產(chǎn)環(huán)境的選擇和介質(zhì)的選擇失誤而導(dǎo)致的換熱器腐蝕，這種稱之為應(yīng)力或者電化學(xué)腐蝕。較少情況下，還可能出現(xiàn)由于換熱器或者殼體本身存在制造型缺陷，而導(dǎo)致的管殼式換熱器腐蝕速度加快程度加強(qiáng)等問(wèn)題。

2 防腐技術(shù)在管殼式換熱器中的應(yīng)用

對(duì)于管殼式換熱器的防腐，可從宏觀和微觀兩個(gè)角度進(jìn)行深入思考。從宏觀角度而言，防腐技術(shù)在管殼式換熱器中的應(yīng)用主要有：涂層保護(hù)防腐、鍍層防腐、表面氧化防腐、物理加工防腐以及電化學(xué)防腐的方式。涂層保護(hù)防腐主要是對(duì)于金屬的表面材質(zhì)進(jìn)行涂層，例如油漆油脂等，將其與流體隔離開(kāi)來(lái)；鍍層防腐的技術(shù)是通過(guò)電鍍的方式進(jìn)行耐腐蝕金屬的涂層覆蓋；表面氧化方就是在金屬的氧化表面形成良好的氧化物保護(hù)膜作為涂層；物理加工的方式主要是改變金屬的內(nèi)部組成，通過(guò)物理溶解等方式提升結(jié)構(gòu)的防腐性能；電化學(xué)保護(hù)法是利用化學(xué)方式進(jìn)行陽(yáng)極陰極的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)電流的陰極保護(hù)。除了宏觀角度外，從微觀的角度可以針對(duì)不同類型的腐蝕進(jìn)行管殼式換熱器的防腐工作，下文將從應(yīng)力腐蝕、電化學(xué)腐蝕等角度從微觀層面探討防腐技術(shù)在管殼式換熱器中的應(yīng)用。

2.1 應(yīng)力腐蝕的原因及防腐技術(shù)應(yīng)用

應(yīng)力腐蝕主要是指由于拉應(yīng)力和具有腐蝕性的介質(zhì)共同作用，導(dǎo)致金屬或者合金的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)破裂，主要原因就在于內(nèi)部拉應(yīng)力的腐蝕，表現(xiàn)特征為金屬的表面很難發(fā)覺(jué)。但是通過(guò)顯微鏡或者其他工具放大內(nèi)部組織，就會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬內(nèi)部具有不同大小的裂紋。后果主要表現(xiàn)為以下三種情況：第一是由于振動(dòng)頻率過(guò)大導(dǎo)致管板互相連接的位置超過(guò)疲勞限度，進(jìn)而導(dǎo)致管子的疲勞性斷裂；第二種是殼體內(nèi)部的換熱器固定在管板上，能夠穿過(guò)一定數(shù)量的折流板，折流板和應(yīng)力之間的摩擦導(dǎo)致管壁迅速變薄甚至破裂；第三種情況是應(yīng)力振動(dòng)幅度過(guò)大，導(dǎo)致相鄰或者相近的換熱器之間發(fā)生應(yīng)力振動(dòng)，導(dǎo)致?lián)Q熱器的磨損。應(yīng)力腐蝕情況下防腐技術(shù)在主要集中在環(huán)境改善、流體管理、應(yīng)力管理和金屬合金管理中：在環(huán)境條件上，積極建設(shè)適宜的溫度和濕度，保障設(shè)備在適合的條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；在流體管理中，控制好流體的速度避免過(guò)快導(dǎo)致的腐蝕；在介質(zhì)和合金的選擇上，應(yīng)當(dāng)重視合金成分的記錄，保障應(yīng)力和金屬結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 電化學(xué)腐蝕的原因及防腐技術(shù)應(yīng)用

在進(jìn)行管殼式換熱器防腐相關(guān)研究中，電化學(xué)腐蝕也是一個(gè)不可忽視的環(huán)節(jié)。在實(shí)施換熱板和管板的相關(guān)焊接中，由于采取手工電焊的方式，加工的工藝水平和工人的操作能力都有所區(qū)別，因此導(dǎo)致焊縫存在不同程度的問(wèn)題，可能有夾渣或者氣孔等的存在，焊縫內(nèi)部就存在電化學(xué)腐蝕的可能性。在列管換熱器實(shí)際操作中，部分管板存在流體之間加工冷卻的問(wèn)題，其中的鹽類或者其他化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生不同程度的腐蝕，這就是電化學(xué)腐蝕的存在原因。對(duì)于電化學(xué)腐蝕的問(wèn)題，無(wú)論是何種類型的水，都具有不同數(shù)量的離子和氧氣，其濃度決定了腐蝕變形發(fā)生的程度。因此在防腐技術(shù)應(yīng)用中，主要從工業(yè)水的離子含量檢測(cè)以及焊接方式的防腐升級(jí)入手，采取縫隙焊接和點(diǎn)防腐蝕焊接的方式進(jìn)行。

2.3 其他類型腐蝕的原因及防腐技術(shù)應(yīng)用

其他多種類型的腐蝕中，很多管板表面可能發(fā)生腐蝕和沉積物的問(wèn)題，因此有大小不同的凹坑可能出現(xiàn)，通過(guò)工業(yè)用水的方式，可能會(huì)發(fā)生較為不常見(jiàn)的電偶腐蝕問(wèn)題。同時(shí)，因?yàn)閾Q熱器管板接觸方式不同，化學(xué)介質(zhì)的存在也會(huì)導(dǎo)致雙金屬發(fā)生腐蝕的可能性。除此以外，部分管板由于存在長(zhǎng)期腐蝕介質(zhì)的不良環(huán)境，具有沖蝕作用發(fā)生的條件，因此對(duì)于固定的換熱器而言，還可能存在流體流通而導(dǎo)致的溫差問(wèn)題，產(chǎn)生溫差應(yīng)力，最終導(dǎo)致?lián)Q熱器失效。管殼式換熱器實(shí)踐中，可以通過(guò)抗化學(xué)腐蝕材料選擇的方式進(jìn)行防腐技術(shù)的應(yīng)用，通常結(jié)合自身的經(jīng)濟(jì)成本和應(yīng)用需求。由于不同類型的管殼式換熱器存在區(qū)別，因此應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)姆栏g原料，并且作用于100%的固體上，保障可揮發(fā)性物質(zhì)的量在合理范疇內(nèi)，這樣能夠在更為封閉的環(huán)境中使用和施工。這種方式尤其對(duì)于雙金屬和電偶腐蝕具有良好的收效，耐沖刷等性能更好，形成一個(gè)長(zhǎng)期化的防腐保護(hù)涂層，從根本上能夠?qū)崿F(xiàn)防腐技術(shù)的應(yīng)用。

2.4 高分子材料防腐技術(shù)的實(shí)踐

對(duì)于管殼式換熱器而言，高分子材料防腐技術(shù)是一種較為先進(jìn)的防腐技術(shù)，通過(guò)高分子聚合物等形式，將其作為基料，同時(shí)在固化劑固化作用的基礎(chǔ)上形成一種復(fù)合型的防腐材料，在防腐性能上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于管殼式換熱器豐富的協(xié)同效應(yīng)，推動(dòng)復(fù)合材料的性能提升，具備更好的粘接力、抗化學(xué)腐蝕性和機(jī)械性能提升性能，當(dāng)前在金屬設(shè)備的防腐中已經(jīng)具有較為廣泛的應(yīng)用，能夠保護(hù)金屬設(shè)備提升抗磨損、抗劃傷等性能，從化學(xué)角度而言能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備化學(xué)防腐技術(shù)的提升。高分子材料防腐具有更為簡(jiǎn)單的工藝，防腐的效率和性價(jià)比都很高，能夠保障運(yùn)轉(zhuǎn)效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)防腐技術(shù)應(yīng)用，其具體的實(shí)施步驟如下：首先對(duì)于滲漏焊接位置進(jìn)行再次焊接處理，進(jìn)而對(duì)于其表面進(jìn)行噴砂，將氧化物和其他污物去除，保障金屬原色的露出，同時(shí)打磨表面使其具有一定的粗糙度；其次進(jìn)行表面清洗相關(guān)油污的去處，針對(duì)可能發(fā)生的列管問(wèn)題進(jìn)行焊接，對(duì)管口進(jìn)行倒角處理，如果連接部分存在脹接問(wèn)題，則通過(guò)列管的方式進(jìn)行切割將其多余部分處理好，再進(jìn)行倒角，為后續(xù)高分子材料的涂抹做好最后準(zhǔn)備；最后根據(jù)比例進(jìn)行索雷碳納米聚合物材料的調(diào)和，將其均勻涂抹到管殼式換熱器的各個(gè)部位，厚度把控在1～2mm之間，對(duì)于滲漏部位進(jìn)行著重處理，管內(nèi)延伸10mm左右的深度，通過(guò)加熱的方式實(shí)現(xiàn)固化，保障性能達(dá)到防腐要求。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文對(duì)于管殼式換熱器的相關(guān)討論不難發(fā)現(xiàn)，防腐技術(shù)在管殼式換熱器中的應(yīng)用具有積極意義，本文也分別從宏觀和微觀的角度，提出涂層保護(hù)防腐、鍍層防腐、表面氧化防腐、物理加工防腐以及電化學(xué)防腐等常見(jiàn)防腐技術(shù)。具體實(shí)踐中，還應(yīng)結(jié)合企業(yè)管殼式換熱器狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)作環(huán)境、設(shè)備經(jīng)費(fèi)預(yù)算、技術(shù)人員技術(shù)水平等相關(guān)軟硬件條件進(jìn)行防腐技術(shù)的選擇。