涂料與犧牲陽極綜合保護(hù)法在換熱器上的應(yīng)用
作者：任大同 2013年07月08日 來源：中石化洛陽工程有限公司 瀏覽量：
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換熱器是石油化工行業(yè)的重要設(shè)備，它的腐蝕及保護(hù)對設(shè)備的長周期運(yùn)行有著重要的意義; 由于近年來加工原油中的硫、酸及雜質(zhì)含量越來越高，對煉油換熱設(shè)備的防腐蝕性能及材料的選擇提出了更高的要求。文章對采用專用涂
中圖分類號:TQ639． 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1007 － 015X(2012)05 － 0047 － 02
目前國內(nèi)石油、化纖、冶金、發(fā)電等企業(yè)的冷換器設(shè)備經(jīng)常由于水垢、腐蝕產(chǎn)物和腐蝕物黏泥造成冷換器堵塞，致使傳熱系數(shù)下降，是冷卻水系統(tǒng)中最常見的問題。由于碳酸鹽垢的導(dǎo)熱系數(shù)只有碳鋼的1%左右，直接影響到了換熱效率，增加了系統(tǒng)的壓力降。垢下腐蝕也常?？s短設(shè)備的壽命，造成的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。其次，每次停工檢修時還要投入大量的人力物力疏通結(jié)垢和腐蝕產(chǎn)物，清洗等一系列的維修工作量十分繁雜，解決碳鋼水冷器的腐蝕問題變得極有必要。
1· 防腐蝕措施
目前，冷換設(shè)備上應(yīng)用較多的防腐蝕技術(shù)是提高設(shè)備的材質(zhì)和涂敷防腐蝕涂料，但提高設(shè)備材質(zhì)會大幅度提高建設(shè)成本。防腐蝕涂層雖具有良好的防腐蝕性能，但單一的防腐蝕涂層由于其在金屬表面的附著能力和涂層厚度的不同，會存在一定的缺陷，而使用涂料與犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)法，能很好的解決此問題。
1． 1 犧牲陽極保護(hù)
犧牲陽極的陰極保護(hù)法是基于電化學(xué)腐蝕原理的一種防腐蝕手段。是在金屬構(gòu)筑物上連接或焊接電位較負(fù)的金屬，如鋁、鋅或鎂。陽極材料不斷消耗，釋放出的電流供給作為陰極的被保護(hù)金屬構(gòu)筑物。
犧牲陽極的陰極保護(hù)技術(shù)在國內(nèi)冷換設(shè)備中已開始應(yīng)用并逐漸得到推廣，但單純的犧牲陽極保護(hù)，由于電流所能到達(dá)的地方有限，其保護(hù)面積也有限，只適合于小型換熱器。隨著設(shè)備的大型化，一方面要大量的消耗陽極塊，增加成本，影響了保護(hù)年限( 這是由于冷換設(shè)備安裝陽極塊數(shù)量有限的緣故) ; 另一方面由于冷換設(shè)備形狀復(fù)雜，難以保證電流的保護(hù)均勻性及保護(hù)深度，從而導(dǎo)致保護(hù)失效。如果把涂料防腐蝕與犧牲陽極保護(hù)結(jié)合起來，就可避免上述現(xiàn)象。這是由于被保護(hù)的碳鋼基體形成了大陰極，減弱了冷換設(shè)備的形狀復(fù)雜性，使得保護(hù)電流均勻，保護(hù)深度加深，同時即使涂料有局部破損，被保護(hù)的面積也較小，所要消耗的陽極塊數(shù)量也大大減少。
1． 2 換熱器綜合防腐蝕保護(hù)方法
對于換熱器筒體防腐蝕，如果只采用涂料防護(hù)或者鎳磷鍍防護(hù)。在裝換熱器芯子時，很容易造成防腐蝕層破壞，形成大陰極及小陽極現(xiàn)象，從而加速設(shè)備的腐蝕。為避免這種現(xiàn)象，需對換熱器筒體進(jìn)行犧牲陽極保護(hù)，即使防腐蝕層脫落也可以保護(hù)設(shè)備。該部位是氣液兩相區(qū)，在氣態(tài)時不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，因此傳統(tǒng)的犧牲陽極無法發(fā)生作用。在液態(tài)環(huán)境中，由于冷凝區(qū)域出現(xiàn)的液體水較少，分布不是很均勻，無法達(dá)到犧牲陽極的目的，因而設(shè)備無法得到保護(hù)。綜合防腐蝕保護(hù)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)換熱器不同部位所處的腐蝕環(huán)境不同，對其采用不同的防腐蝕方法，具有較高的靈活性，從而降低成本，所以得到了廣泛的應(yīng)用。例如采用噴鋁加高溫涂料封孔技術(shù)，即整個筒體內(nèi)采用噴鋁技術(shù)整體封閉，冷凝區(qū)域出現(xiàn)的液體水較少，當(dāng)局部出現(xiàn)涂料破損時鋁材能夠起到犧牲陽極的作用。即使在裝換熱器芯子時，出現(xiàn)部分破損，也不會被腐蝕。而對于循環(huán)水走殼層的設(shè)備，采用帶狀的犧牲陽極塊，可以避免因陽極塊的安裝導(dǎo)致流量的變化。
2 ·換熱器綜合保護(hù)在煉油廠的應(yīng)用
2． 1 換熱器綜合防護(hù)技術(shù)方案
冷換設(shè)備腐蝕結(jié)垢最嚴(yán)重部位通常在距管口1 ～ 1. 5 m 處，單純的電化學(xué)保護(hù)距離為距管口0. 2 ～ 0. 3 m 處，如果對整臺設(shè)備進(jìn)行涂料防腐蝕再在兩端設(shè)計安裝犧牲陽極塊，保護(hù)深度可達(dá)到距管口2 ～ 2. 5 m，這樣整臺設(shè)備就能很好的被保護(hù)起來。犧牲陽極塊經(jīng)常采用耐高溫的Mg 合金，并將其澆鑄成方便安裝、釋放電流效率高的形狀，安裝在封頭內(nèi)隔板上( 焊接或螺栓連接) 。為了增大冷換器管內(nèi)的保護(hù)效果，將封頭內(nèi)壁包括隔板及換熱器管束涂刷換熱器專用防腐蝕涂料SHY-99，使保護(hù)電流集中于冷換器管內(nèi)部分，在電化學(xué)保護(hù)電流作用下使管內(nèi)腐蝕及結(jié)垢減輕或停止。采用該技術(shù)后，可使冷卻水的水垢明顯減少，改善冷卻效果，節(jié)省大量冷卻水; 同時也可節(jié)省使用藥劑的費(fèi)用，所以經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。冷換設(shè)備的陽極塊的數(shù)量要根據(jù)保護(hù)設(shè)備的大小、年限、保護(hù)電流、介質(zhì)狀況及設(shè)備的結(jié)構(gòu)來計算陽極塊的數(shù)量及分布。陽極塊的形狀及規(guī)格也可以根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行設(shè)計。
2． 2 換熱器綜合防腐蝕保護(hù)施工工藝
為了確保施工質(zhì)量，并使施工能按期保質(zhì)保量完成，施工應(yīng)嚴(yán)格按照以下順序進(jìn)行:
( 1) 對需陰極保護(hù)的冷換器，首先進(jìn)行表面除銹處理，除銹方法可采用噴砂或化學(xué)除銹。金屬表面應(yīng)無油污、灰塵和無銹跡，除銹等級應(yīng)達(dá)到Sa2. 5 級或St3. 0 級。對有舊涂層的金屬表面，還應(yīng)除去舊涂層、銹層、油污及灰塵等; ( 2) 按照設(shè)計要求預(yù)埋陽極塊固定螺栓或焊接犧牲陽極塊;
( 3) 施工期間濕度應(yīng)不高于75%，溫度15 ～ 25 ℃為最佳溫度; ( 4) 涂料應(yīng)采用換熱器專用防腐涂料SHY-99。對表面處理過的設(shè)備進(jìn)行涂料施工，涂料施工嚴(yán)格按照SHY-99 涂料工藝進(jìn)行施工。
( 5) 犧牲陽極采用焊接或螺栓連接的方法，焊接可使陽極固定更加牢靠，而螺栓連接在檢修時易對陽極塊進(jìn)行更換。對安裝后的犧牲陽極應(yīng)仔細(xì)檢查，確保安裝牢靠、接觸良好。
3 ·總結(jié)
采用涂料與犧牲陽極的聯(lián)合保護(hù)方法，對換熱器的防腐蝕具有很高的可靠性和滿意的壽命。噴砂除銹要達(dá)到足夠的粗糙度，采用SHY － 99 專用防腐蝕涂料，控制涂膜厚度; 合理選取保護(hù)電流密度，準(zhǔn)確計算陽極發(fā)生電流，確定陽極用量，正確安裝陽極。( 編輯：寇岱清)
目前國內(nèi)石油、化纖、冶金、發(fā)電等企業(yè)的冷換器設(shè)備經(jīng)常由于水垢、腐蝕產(chǎn)物和腐蝕物黏泥造成冷換器堵塞，致使傳熱系數(shù)下降，是冷卻水系統(tǒng)中最常見的問題。由于碳酸鹽垢的導(dǎo)熱系數(shù)只有碳鋼的1%左右，直接影響到了換熱效率，增加了系統(tǒng)的壓力降。垢下腐蝕也常?？s短設(shè)備的壽命，造成的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。其次，每次停工檢修時還要投入大量的人力物力疏通結(jié)垢和腐蝕產(chǎn)物，清洗等一系列的維修工作量十分繁雜，解決碳鋼水冷器的腐蝕問題變得極有必要。
1· 防腐蝕措施
目前，冷換設(shè)備上應(yīng)用較多的防腐蝕技術(shù)是提高設(shè)備的材質(zhì)和涂敷防腐蝕涂料，但提高設(shè)備材質(zhì)會大幅度提高建設(shè)成本。防腐蝕涂層雖具有良好的防腐蝕性能，但單一的防腐蝕涂層由于其在金屬表面的附著能力和涂層厚度的不同，會存在一定的缺陷，而使用涂料與犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)法，能很好的解決此問題。
1． 1 犧牲陽極保護(hù)
犧牲陽極的陰極保護(hù)法是基于電化學(xué)腐蝕原理的一種防腐蝕手段。是在金屬構(gòu)筑物上連接或焊接電位較負(fù)的金屬，如鋁、鋅或鎂。陽極材料不斷消耗，釋放出的電流供給作為陰極的被保護(hù)金屬構(gòu)筑物。
犧牲陽極的陰極保護(hù)技術(shù)在國內(nèi)冷換設(shè)備中已開始應(yīng)用并逐漸得到推廣，但單純的犧牲陽極保護(hù)，由于電流所能到達(dá)的地方有限，其保護(hù)面積也有限，只適合于小型換熱器。隨著設(shè)備的大型化，一方面要大量的消耗陽極塊，增加成本，影響了保護(hù)年限( 這是由于冷換設(shè)備安裝陽極塊數(shù)量有限的緣故) ; 另一方面由于冷換設(shè)備形狀復(fù)雜，難以保證電流的保護(hù)均勻性及保護(hù)深度，從而導(dǎo)致保護(hù)失效。如果把涂料防腐蝕與犧牲陽極保護(hù)結(jié)合起來，就可避免上述現(xiàn)象。這是由于被保護(hù)的碳鋼基體形成了大陰極，減弱了冷換設(shè)備的形狀復(fù)雜性，使得保護(hù)電流均勻，保護(hù)深度加深，同時即使涂料有局部破損，被保護(hù)的面積也較小，所要消耗的陽極塊數(shù)量也大大減少。
1． 2 換熱器綜合防腐蝕保護(hù)方法
對于換熱器筒體防腐蝕，如果只采用涂料防護(hù)或者鎳磷鍍防護(hù)。在裝換熱器芯子時，很容易造成防腐蝕層破壞，形成大陰極及小陽極現(xiàn)象，從而加速設(shè)備的腐蝕。為避免這種現(xiàn)象，需對換熱器筒體進(jìn)行犧牲陽極保護(hù)，即使防腐蝕層脫落也可以保護(hù)設(shè)備。該部位是氣液兩相區(qū)，在氣態(tài)時不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，因此傳統(tǒng)的犧牲陽極無法發(fā)生作用。在液態(tài)環(huán)境中，由于冷凝區(qū)域出現(xiàn)的液體水較少，分布不是很均勻，無法達(dá)到犧牲陽極的目的，因而設(shè)備無法得到保護(hù)。綜合防腐蝕保護(hù)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)換熱器不同部位所處的腐蝕環(huán)境不同，對其采用不同的防腐蝕方法，具有較高的靈活性，從而降低成本，所以得到了廣泛的應(yīng)用。例如采用噴鋁加高溫涂料封孔技術(shù)，即整個筒體內(nèi)采用噴鋁技術(shù)整體封閉，冷凝區(qū)域出現(xiàn)的液體水較少，當(dāng)局部出現(xiàn)涂料破損時鋁材能夠起到犧牲陽極的作用。即使在裝換熱器芯子時，出現(xiàn)部分破損，也不會被腐蝕。而對于循環(huán)水走殼層的設(shè)備，采用帶狀的犧牲陽極塊，可以避免因陽極塊的安裝導(dǎo)致流量的變化。
2 ·換熱器綜合保護(hù)在煉油廠的應(yīng)用
2． 1 換熱器綜合防護(hù)技術(shù)方案
冷換設(shè)備腐蝕結(jié)垢最嚴(yán)重部位通常在距管口1 ～ 1. 5 m 處，單純的電化學(xué)保護(hù)距離為距管口0. 2 ～ 0. 3 m 處，如果對整臺設(shè)備進(jìn)行涂料防腐蝕再在兩端設(shè)計安裝犧牲陽極塊，保護(hù)深度可達(dá)到距管口2 ～ 2. 5 m，這樣整臺設(shè)備就能很好的被保護(hù)起來。犧牲陽極塊經(jīng)常采用耐高溫的Mg 合金，并將其澆鑄成方便安裝、釋放電流效率高的形狀，安裝在封頭內(nèi)隔板上( 焊接或螺栓連接) 。為了增大冷換器管內(nèi)的保護(hù)效果，將封頭內(nèi)壁包括隔板及換熱器管束涂刷換熱器專用防腐蝕涂料SHY-99，使保護(hù)電流集中于冷換器管內(nèi)部分，在電化學(xué)保護(hù)電流作用下使管內(nèi)腐蝕及結(jié)垢減輕或停止。采用該技術(shù)后，可使冷卻水的水垢明顯減少，改善冷卻效果，節(jié)省大量冷卻水; 同時也可節(jié)省使用藥劑的費(fèi)用，所以經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。冷換設(shè)備的陽極塊的數(shù)量要根據(jù)保護(hù)設(shè)備的大小、年限、保護(hù)電流、介質(zhì)狀況及設(shè)備的結(jié)構(gòu)來計算陽極塊的數(shù)量及分布。陽極塊的形狀及規(guī)格也可以根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行設(shè)計。
2． 2 換熱器綜合防腐蝕保護(hù)施工工藝
為了確保施工質(zhì)量，并使施工能按期保質(zhì)保量完成，施工應(yīng)嚴(yán)格按照以下順序進(jìn)行:
( 1) 對需陰極保護(hù)的冷換器，首先進(jìn)行表面除銹處理，除銹方法可采用噴砂或化學(xué)除銹。金屬表面應(yīng)無油污、灰塵和無銹跡，除銹等級應(yīng)達(dá)到Sa2. 5 級或St3. 0 級。對有舊涂層的金屬表面，還應(yīng)除去舊涂層、銹層、油污及灰塵等; ( 2) 按照設(shè)計要求預(yù)埋陽極塊固定螺栓或焊接犧牲陽極塊;
( 3) 施工期間濕度應(yīng)不高于75%，溫度15 ～ 25 ℃為最佳溫度; ( 4) 涂料應(yīng)采用換熱器專用防腐涂料SHY-99。對表面處理過的設(shè)備進(jìn)行涂料施工，涂料施工嚴(yán)格按照SHY-99 涂料工藝進(jìn)行施工。
( 5) 犧牲陽極采用焊接或螺栓連接的方法，焊接可使陽極固定更加牢靠，而螺栓連接在檢修時易對陽極塊進(jìn)行更換。對安裝后的犧牲陽極應(yīng)仔細(xì)檢查，確保安裝牢靠、接觸良好。
3 ·總結(jié)
采用涂料與犧牲陽極的聯(lián)合保護(hù)方法，對換熱器的防腐蝕具有很高的可靠性和滿意的壽命。噴砂除銹要達(dá)到足夠的粗糙度，采用SHY － 99 專用防腐蝕涂料，控制涂膜厚度; 合理選取保護(hù)電流密度，準(zhǔn)確計算陽極發(fā)生電流，確定陽極用量，正確安裝陽極。( 編輯：寇岱清)
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