板式换热器穿孔分析研究论文
板式换热器是一种高效率、高度紧凑的热交换设备, 其主要是通过具有一定波纹形状的金属片叠装而成的。板式热换器主要是用来液体与液体之间、液体与气体之间进行热交换的。与其它类型的换热器设备相比, 板式换热器不仅换热效率非常的高, 而且占地面积小, 操作起来非常的方便, 因此得到了迅速的推广应用。板式换热器所需应对的复杂环境越来越多, 苛刻条件工作时间越来越长, 往往会出现穿孔、内漏失效情况, 而一旦失效, 势必造成局部停工或介质污染。安稳长运行无从谈起, 严重时可能造成事故。因此, 本文对板换设备的腐蚀失效进行简要通用性讨论。下面主要对其腐蚀的原因和相应的预防措施进行了探讨。
1 板式换热器腐蚀穿孔原因
1.1 化学腐蚀
板式热换器在日常的运行过程中, 由于应用介质的复杂性, 往往在流程不同阶段, 介质组分差压较大, 往往板换发生腐蚀是不可避免的, 仅因腐蚀环境的波动调整, 加速或者延缓了腐蚀速率, 在各种介质物料长时间作用之下, 势必会出现热换器腐蚀穿孔等失效案例的发生。通常情况下, 板式热换器发生腐蚀失效的时候, 其腐蚀的严重程度主要受到以下几个方面的因素影响:
(1) 化学介质成分和浓度的影响
热换器发生化学腐蚀的时候, 如果所遇到的化学介质成分不同, 或者是同一化学介质而浓度不同, 所受到的腐蚀速率是不相同的。同等浓度的盐酸和硫酸对热换器钢板的腐蚀程度是不相同的。研究表明当硫酸的浓度在百分之五十的时候, 热换器受到的腐蚀最为严重, 而当其浓度达到百分之六十甚至更高的时候, 其相应的腐蚀速率会得到一定程度的降低。至于盐酸, 其浓度越高, 其对于热换器的腐蚀程度越大。所以, 当介质内腐蚀因子存在波动时, 板片的腐蚀将呈现逐渐加速情况。
(2) 温度的影响
当换热器在处于化学腐蚀的环境下时, 温度的变化也会对腐蚀程度造成一定的影响。一般来说, 在其他条件不变的情况下, 当温度上升的时候, 其腐蚀的速度会变得越来越快。
(3) PH值的影响
对于板间距明显低于其他类换热管束的环境下, 工作物料或冷却介质的PH值对板片腐蚀表现出明显的相关性, 一般PH值呈现若酸碱区间时, 对工作物料或冷却介质的活性没有明显促进现象, 当呈明显的酸碱环境时, 介质或物料发生明显的化学势能强化情况, 板片发生腐蚀的速率明显加快。
(4) 焊接质量
对于板式换热器, 在进行焊接操作的时候, 由于质量把控疏漏, 板片间或板片表面存在着飞溅焊瘤、气孔、咬边、未融合等焊接缺陷, 可能造成板片两侧的冷热介质出现缓慢漏混, 在低压侧出现污染, 从而使板片暴露在自我强化的腐蚀环境下, 使板片腐蚀速率明显加快。
1.2 垢下腐蚀
发生垢下腐蚀的主要原因在于垢层下的金属电位处于负极, 而垢层周围的金属电位处于正极, 这样就会形成一个电位电池, 该电池是一个大阴极小阳极的结构。如果阳极的正电子越多, 那么电流强度将会越大, 那么所造成的垢层下的金属腐蚀也将会越严重。其阴极和阳极反应如下:
垢层外的反应:O2+H2O+4e→4OH- (阴极)
垢层下金属发生溶解反应:Fe→Fe2++2e (阳极)
当这两个反应发生之后, 经过一系列的氧化还原反应之后, 水中溶有的Ca (HCO3) 2和Ma (HCO3) 2转换Ca CO3和Ma CO3为沉积在垢层中, 使垢层的面积不断增大导致垢下腐蚀加剧, 从而可能导致穿孔的情况出现。
2 避免换热器腐蚀穿孔的措施
2.1 涂抹TH-847防腐涂料
为了有效的避免热换器出现腐蚀穿孔的情况, 可以采用性能较好的防腐涂料来进行防腐保护, 其中TH847就是一种效果非常好的防腐材料。这种材料不仅能够在高温之下能够进行使用, 并且在弱酸和弱碱条件下也具有极强的防腐效果, 有效的避免了结垢现象的出现。因此, 需要合理地涂抹TH-847防腐涂料, 进行有效的防腐。
2.2 涂抹Ni-P化学镀层
对热换器涂抹相应的Ni-P化学镀层也是一种行之有效的防腐保护措施, 这种防腐材料经过长时间的使用证明了其具有较强的防腐效果, 因此需要尽可能多的利用这种这种方法来进行防腐。不过, 由于受到温度的限制, 一般在低于380℃的环境中使用。
2.3 焊接质量影响及措施
对于换热器, 在对换热管与管板进行焊接的时候, 还需要保证其焊接的质量, 保证不会有焊缝或者是气孔等质量问题的出现, 从而有效的保证热换器不会因为焊接缺陷而出现失效泄漏, 从而出现腐蚀自我强化的情况。在对换热器进行安装的时候, 需确保换热器的所有组成构件没有出现锈蚀的情况, 如果有锈迹要采取有效的除锈措施清理干净, 以杜绝安装污染, 导致设备本体腐蚀速率加快。并在试运行期间, 对试压介质要置换赶紧, 避免遗留, 从而确保不会出现长时间留置介质的腐蚀失效发生。
2.4 避免垢下腐蚀
为了能够确保热换器尽可能的不发生垢下腐蚀的情况, 可以在其运行的过程中, 尽可能多的使用到采暖水, 减少对循环水的使用量。对于运行过程中所使用到的循环水, 需要对循环水内的含氧量、生物群落以及PH值进行严格地控制, 且最关键的是合理调节冷却介质侧介质流速, 避免由于循环水流速过低出现生物繁殖、钙镁离子化学沉积, 形成板片电化学腐蚀环境, 出现板间垢下腐蚀失效情况。
4 结语
综上所述, 做好板式换热器的防腐蚀工作是非常重要的, 而要想做好这方面的工作, 需要首先对腐蚀的主要原因和直接原因进行分析总结, 然后再采取针对性的措施进行防治消除, 从而确保流程单元的安、稳、长、满、优运行。本文通过对板式换热器的腐蚀穿孔原因和措施进行简要分析讨论, 以期提高板式换热器的防腐效果, 对相关人士能够有所启发。
摘要：随着经济的不断发展, 我国的石油化工行业也不断的进步。越来越多的高效率设备在石油化工行业中得到广泛的应用, 这在一定程度上提高了石油化工企业的效益, 符合我国当下环境友好型社会建设的时代需求。板式换热器作为一种高度集成、高效率的设备, 在石油炼制行业中应用推广迅猛。但是随着使用范围的扩大, 板式换热器所需应对的复杂环境越来越多, 苛刻条件工作时间越来越长, 往往会出现穿孔、内漏失效的情况, 而一旦失效, 势必造成局部停工或介质污染。安稳长运行无从谈起, 严重时可能造成事故。因此, 本文对板换设备的腐蚀失效进行简要通用性讨论, 以期和广大技术管理者共同进步, 在实际生产中采取有效的防腐措施进行预防, 从而获得理想的应用效益。
关键词：板式换热器,腐蚀原因,预防措施
参考文献
[1] 李俊俊, 刘峰.换热器管束腐蚀穿孔失效原因分析[J].辽宁石油化工大学学报, 2012, 32 (3) :55-60.
[2] 但天福.二氧化碳压缩机段间冷却器泄漏原因分析及应对措施[D].大连理工大学2013
[3] 赖永昌, 刘敏珊, 董其伍.静止外部流体对换热器管束动特性的响分析[J].压力容器, 2005, 12 (21) :22-25.
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