换热器的腐蚀与防护.ppt

1、换热器的腐蚀与防护,换热器在石化工业中的应用是十分广泛, 换热设备利用率的高低直接影响生产效率以及成本费用问题。据统计，换热器在化工建设中约占总投资的1/5 , 因此, 换热器的利用率及寿命是值得研究的重要问题。 由换热器的损坏原因来看, 腐蚀是一个十分重要的原因,而且换热器的腐蚀是大量的普遍存在的, 能够解决好腐蚀问题, 就等于解决了换热器损坏的根本。,引 言,一、换热器的用材的选择,换热器管子材料有不锈钢, 铜镍合金, 镍基合金, 钛和锆合金等, 除了工业上不能使用焊接管的情况以外都使用了焊接管,耐蚀材料仅用于管程, 壳程材料是碳钢。,二、换热器的金属腐蚀,2. 1金属腐蚀的原理 金属腐蚀

2、是指在周围介质的化学或电化学的作用下, 经常是物理、机械或生物学因素的共同作用下金属产生的破坏, 也即金属在它所处环境的作用下所产生的破坏。,二、换热器的电化学腐蚀,电化学腐蚀是存在最广泛的一种腐蚀。碳素钢在电解质溶液中(例如水) 会形成微电池,碳素钢的基本金相组织为铁素体( Fe) 和渗碳体( Fe3C) ,在电解质溶液中就会形成以低电位的铁素体为阳极,高电位的渗碳体为阴极的腐蚀电池,从而使钢材受到腐蚀。,二、换热器的电化学腐蚀,三、换热器几种常见的腐蚀破坏类型,一、均匀腐蚀 在整个暴露于介质的表面上, 或者在较大的面积上产生的, 宏观上均匀的腐蚀破坏叫均匀腐蚀。 二、接触腐蚀 两种电位不同

3、的金属或合金互相接触, 并浸于电解质溶解质溶液中, 它们之间就有电流通过, 电位正的金属腐蚀速度降低, 电位负的金属腐蚀速度增加。 三、选择性腐蚀 合金中某一元素由于腐蚀, 优先进入介质的现象称为选择性腐蚀。,四、孔蚀 集中在金属表面个别小点上深度较大的腐蚀称 为孔蚀, 或称小孔腐蚀、点蚀。 五、缝隙腐蚀 在金属表面的缝隙和被覆盖的部位会产生剧烈 的缝隙腐蚀。 六、冲刷腐蚀 冲刷腐蚀是由于介质和金属表面之间的相对运 动而使腐蚀过程加速的一种腐蚀。,三、换热器几种常见的腐蚀破坏类型,三、换热器几种常见的腐蚀破坏类型,七、晶间腐蚀 晶间腐蚀是优先腐蚀金属或合金的晶界和晶界附近区域, 而晶粒本身腐蚀

4、比较小的一种腐蚀。 八、应力腐蚀破裂(SCC) 和腐蚀疲劳 SCC 是一定的金属在一定的介质体系内, 由于腐蚀和拉应力的共同作用造成的材料断裂。,四、冷却介质对金属腐蚀的影响,工业上使用最多的冷却介质是各种天然水。影响金属腐蚀的因素很多, 主要的几个因素及其对几种常用金属的影响:,四、冷却介质对金属腐蚀的影响,1溶解氧 水中的溶解氧是参加阴极过程的氧化剂, 因此它一般促进腐蚀。当水中氧的浓度不均匀时, 将形成氧的浓差电池, 造成局部腐蚀。对碳钢、低合金钢、铜合金和某些牌号的不锈钢而言,溶解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因素。,四、冷却介质对金属腐蚀的影响,2其他溶解气体 在水中无氧时CO

5、2 将导致铜和钢的腐蚀, 但不促进铝的腐蚀。微量的氨腐蚀铜合金, 但对铝和钢没有影响。H2S 促进铜和钢的腐蚀, 但对铝无影响。SO 2 降低了水的pH 值, 增加了水对金属的腐蚀性。,四、冷却介质对金属腐蚀的影响,3淡水的硬度 一般说来, 淡水的硬度增高对铜、锌、铅和钢等金属的腐蚀减小。 非常软的水腐蚀性很强, 在这种水中, 不宜用铜、铅、锌。 铅在软水中耐蚀, 在硬度高的水中产生孔蚀。,四、冷却介质对金属腐蚀的影响,4pH 值 钢在pH 11 的水中腐蚀较小, pH 7 时腐蚀增大。 5离子的影响 氯离子可以破坏不锈钢等钝化金属的表面, 诱发孔蚀或SCC。 6垢的影响 淡水中的CaCO 3

6、 垢。CaCO 3 垢层对传热不利,但是有利于防止腐蚀。,五、传热过程对腐蚀的影响,金属在有传热和没有传热的条件下, 腐蚀行为是不相同的。 一般说来, 传热使金属的腐蚀加剧, 特别是在有沸腾、汽化或过热的条件下更明显。在不同介质中, 或对不同的金属, 传热的影响也不相同。,六、防腐方法,接触腐蚀 1、选择在电偶序中尽量靠近的金属或 合金; 2、避免用小阳极、大阴极的结构; 3、加缓蚀剂; 4、阴极保护。,六、防腐方法,缝隙腐蚀 1、避免产生缝隙; 2、经常清洗固体沉积物; 3、尽可能使用硬的不吸收介质的垫圈; 4、花板与管子的连接采用焊接, 而不用胀接。,六、防腐方法,孔蚀 1、选用抗孔蚀能力

7、强的材料; 2、在某些条件下可以使用缓蚀剂。,六、防腐方法,晶间腐蚀 1、固溶处理; 2、使用含稳定化元素不锈钢; 3、使用超低碳( 0. 03%) 不锈钢选择性腐蚀,六、防腐方法,黄铜脱锌 1、降低介质的腐蚀性或阴极保护; 2、使用脱锌敏感性小的合金。,六、防腐方法,冲刷腐蚀 1、合理选材; 2、改善设计; 3、在承受冲刷的地方 焊一层覆盖层; 4、阴极保护。,六、防腐方法,应力腐蚀破裂 1、使拉应力降至临界值以下, 或改变应力方向; 2、材料进行削除应力热处理; 3、严格控制腐蚀环境, 去除介质中有害物质; 4、选用适当的材料或在该使用条件下耐SCC 的材料; 5、加缓蚀剂,六、防腐方法,

8、氢脆 1、降低酸洗过程中的腐蚀速度; 2、低温(93 147) 烘烤脱氢; 3、选用对氢脆不敏感的合金; 4、正确施焊, 如使用低氢焊条、焊接时保证干燥等。,七、缓蚀剂,以铬酸盐为主要成分的缓蚀剂是冷却水系统常用的, 铬酸根离子是一种阳极(过程) 抑制剂, 当它与合适的阴极抑制剂组合时, 能得到令人满意而又经济的防腐蚀效果。 铬酸盐锌聚磷酸盐: 聚磷酸盐的使用是由于它是具有清洁金属表面的作用, 有缓蚀能力, 聚磷酸盐可以部分转成正磷酸盐,它们也可以同钙生成大的胶体阳离子, 抑制阴极过程。,七、缓蚀剂,铬酸盐锌磷酸盐: 这种方法用磷酸钠代替聚磷酸盐外与上一种方法相似, 氨基甲叉磷酸盐也可以用于比为聚磷酸盐所规定的pH 值要高的场合。氨基甲叉磷酸盐可以防止水垢, 即使pH 值为9也能控制钙盐的沉淀。 铬酸盐锌水解的聚丙烯酰胺: 由于阳离子型共聚物水解的聚丙烯酰胺的分散作用