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煤化工換熱器腐蝕現狀分析

2021-09-26 03:14袁天孝李宏燕
煤炭與化工 2021年8期
關鍵詞:沖刷極化換熱器

袁天孝,李宏燕

(寧夏大學 機械工程學院,寧夏 銀川 750021)

0 引 言

在煤化工生產過程中,不同的反應需要在不同的溫度條件下進行,同時,也為了保證設備的安全,需要對溫度進行控制。因此,換熱器在化工生產裝置中得到了極大的應用,設備的投資占比超過了整個設備投資的1/3。

由于換熱器的大量使用,保證其安全運行變得極為重要,一旦換熱器發生故障,不僅導致換熱效率降低影響生產,還會導致物料互竄,從而引發重大安全事故。

在煤化工生產過程中,換熱器的介質往往具有一定的腐蝕性,同時,工業循環水的水質也難以得到保證。換熱器工作條件的復雜性,使得其在整個生產線中成為腐蝕狀況頻繁發生的設備。

換熱器腐蝕情況的發生,不僅縮短了換熱器的使用壽命,降低了企業的經濟效益,同時還帶來了嚴重的安全隱患。

通過對煤化工企業換熱器的調研發現,目前,存在的主要腐蝕形態有垢下腐蝕、氯離子腐蝕、沖刷腐蝕、應力腐蝕等幾種類型,在對企業換熱器腐蝕機理的分析過程中,主要有電化學方法和觀察法2 種手段。

本文結合煤化工產業的發展現狀,分析了煤化工企業不同換熱器的腐蝕形態,討論了不同的腐蝕防護技術的原理,并對應用與煤化工換熱器用的腐蝕防護措施,以及未來腐蝕防護的研究方向進行了初步展望。

1 換熱器腐蝕形態分析

通過對煤化工企業換熱器的調研發現,目前,煤化工企業裝置中的換熱器主要存在的腐蝕形態有垢下腐蝕、氯離子腐蝕、沖刷腐蝕、應力腐蝕等幾種類型。

1.1 垢下腐蝕

垢下腐蝕是一種特殊的局部腐蝕現象,在煤化工裝置中極為普遍。垢下腐蝕的機理為當水中的各類雜質在換熱器的缺陷部位結垢時,會形成垢下缺氧、垢外富氧的特殊環境。在該環境下形成以低電位鐵素體為陽極,高電位碳化鐵為陰極的腐蝕電池,從而導致換熱器垢下腐蝕的發生。

在進行水循環過程中,如果循環水中鈣鎂離子含量較高或水質較差時,循環水的結垢性將會提高,最終導致換熱器的換熱管外壁以及死角處結垢。根據沉積物種類不同,分為無機鹽結垢、污垢、生物黏泥和物料沉積4 種形式。

經過對國內幾家煤化工企業的調查發現,垢下腐蝕的失效占循環水換熱器失效總數的一半以上,其發生部位主要集中在管板與換熱管的角焊縫、管束進口附近、管箱封頭和隔板等部位。

垢下腐蝕不僅影響換熱介質的流動效率以及換熱效率,還導致了設備的腐蝕失效,對換熱器工作造成了巨大影響。

1.2 氯離子腐蝕

由于換熱器大部分采用碳鋼材質,且循環水基本不進行特殊的防腐處理,導致了循環水中的氯離子對換熱器造成了嚴重的腐蝕。

當換熱器材料表面存在污漬或缺陷時,Cl-將在此部位聚集,導致金屬鈍化膜發生溶解。金屬鈍化膜溶解后,Fe2+濃度升高,Cl-隨之大量遷移,并在縫隙或蝕孔中生成高濃度的FeCl2。FeCl2可進一步水解生成不溶的氫氧化鐵,從而對碳鋼材質的循環水換熱器造成腐蝕。

影響Cl-腐蝕的主要因素有以下幾點。

(1) 循環介質溫度:在煤化工企業中,換熱器一般在較高溫度下運行,而Cl-腐蝕開裂的敏感性隨溫度升高而增強,因此,較高的溫度進一步促進了Cl-腐蝕的發生。

(2) Cl-濃度:隨著Cl-濃度不斷增加,腐蝕敏感性也逐步上升,尤其當溫度較高時,應力腐蝕斷裂敏感性隨Cl-濃度的增加而不斷增大。

Cl-濃度與斷裂時間tf的關系為:

式中:[Cl-]表示Cl-濃度,其濃度范圍為50 mg/L≤[Cl-]< 600 mg/L。

(3) 設備材質:不同的設備材質對于Cl-腐蝕的敏感性不同。研究發現,Ni 含量越高,材料抵抗Cl-腐蝕的性能越強;當Ni 含量在8%~12%時,開裂敏感性最大;當Ni 含量>35%時,具有較高的氯化物應力腐蝕抗力;當Ni 含量>45%時,基本上不會發生氯化物應力開裂。

1.3 沖刷腐蝕

在煤化工企業生產過程當中,換熱器主要對流體進行換熱,因此,在流體流速相對較高時,沖刷腐蝕就變得尤其明顯。

沖刷腐蝕是沖刷磨損與電化學腐蝕相互作用的結果,相較于相同條件下單純的沖刷磨損或者電化學腐蝕,沖刷與腐蝕協同作用所造成的材料損失要遠大于這2 種因素單獨作用之和。

一般情況下,機械磨損在沖刷腐蝕中占據主導地位,因此,設備本身所選材料的硬度是影響沖刷磨損的最根本因素。

根據Jana 等人的研究發現,沖刷磨損的速率可由以下公式得出:

式中:Ke為磨損速率;C 為含沙量;Ui為流體流速;EM為無因子侵蝕率。

根據Finnie 的第一模型和第二模型,可以得知無因子侵蝕率與砂礫百分含量、回彈系數、金屬材料密度、硬度以及沖刷角有關。

由式(2) 可知,機械磨損的主要影響因素為流體的流速以及流體內的含砂率,但經過研究發現,隨著流速的不斷提高和含砂率的不斷增大,金屬材料的磨損程度并不是一直增加的。

根據Meng 等人的研究推測,式(2) 僅適用于流速較低、含沙量不大的情況。

根據王海紅等人的研究,以N80 鋼為實驗材料,發現當流速為1 m/s 時,試樣表面的腐蝕產物膜并未遭到破壞,未出現明顯的沖刷磨損現象。當流速增加至2 m/s 時,試樣表面產生個別點蝕以及與沖刷方向相同的剝離痕跡。隨著流速的進一步增加,點蝕坑的數量逐漸增多,剝離痕跡逐漸加深。當流速增加到3 m/s 時,小的點蝕坑連接到一起,溝槽也變得更加密集,樣品表面腐蝕產物膜被完全剝離。此時物料對于樣品的沖刷磨損速度大于腐蝕產物膜的生成速度。

在沖刷腐蝕中,沖刷磨損與電化學腐蝕相互促進,設備內部流體通過不斷的沖刷,一方面為電化學腐蝕過程提供了大量的氧,促使電化學腐蝕進一步加速。另一方面,流體的沖刷使得材料表面的鈍化層在機械力的作用下逐漸減薄甚至消失,使得電化學腐蝕更容易發生。

同時,由于機械的沖刷導致材料表面產生凹坑,從而增大了設備的比表面積進而促進電化學腐蝕的發生。

電化學腐蝕的不斷發生,使得材料的表面變得更加粗糙,從而引起了微湍流的出現,并促進了沖刷磨損,同時,電化學腐蝕還可以破壞材料表面的加工硬化,不僅降低其疲勞強度,同時,也促進了沖刷磨損。

1.4 應力腐蝕

應力腐蝕是在一定的應力條件下,材料與環境中的腐蝕介質相互作用從而引發的材料破壞的過程。應力腐蝕作用情況較為復雜,影響因素主要可分為以下幾點。

(1) 應力強度:材料所受應力強度是材料發生應力腐蝕的重要影響因素,當材料所受應力超過一定范圍后才會誘發應力腐蝕,且材料的應力腐蝕敏感性隨殘余應力的增加而上升。

(2) 工作溫度:焦洋等人通過慢應變速率實驗發現,在低電導率、低含氧量的條件下,304 不銹鋼于200 ℃附近出現應力腐蝕的速率峰值,且后續有減小趨勢,而在溶解氧或電導率較高的水中,速率隨溫度升高而增大,但當溫度>150~200 ℃時,其增長速率減緩。

(3) pH 值:材料所處環境的酸堿性對于其應力腐蝕的敏感性具有較大影響。以不銹鋼為例,當溶液pH 值<7 時,材料敏感性隨pH 值的降低而增加。

(4) 溶液中的溶解氧以及陰離子:根據研究發現氯離子、硫酸根離子、硫化物等對應力腐蝕敏感性的影響較為顯著。同時,溶解氧含量在一定范圍內對材料的裂紋擴展速率也有著顯著影響。當溶液中溶解氧含量<200 μg/L 時,裂紋擴展速率隨含量的增加而明顯上升,但當含量>700 μg/L 時,裂紋擴展速率隨溶解氧含量的增加趨于平緩。

2 腐蝕研究方法與技術

隨著材料分析技術的不斷進步,腐蝕研究方法技術也得到了快速發展。目前,較為常用的研究技術有電化學法、樣貌觀察法等。

2.1 電化學法

電化學法主要包括電化學阻抗譜法、恒電位極化法、循環動電位極化法、循環動電位極化法、腐蝕電位法等。

2.1.1 電化學阻抗譜法

電化學阻抗譜法(Electrochemical impedance spectroscopy,EIS) 又稱交流阻抗法,是指在待研究的電化學體系中輸入小振幅的正弦波電勢(或電流),使其產生近似線性相關的響應,以獲得電化學體系寬頻域的阻抗譜,從而得到待研究體系的各種電化學信息。

與傳統研究方法相比,電化學阻抗譜法具有對樣品干擾小、測量結果數學處理簡單、控制步驟較易區分、便于開展腐蝕機理和規律研究等特點。隨著EIS 技術的不斷成熟,國內外的研究人員通過該技術進行了多個方面的研究。

葛紅花等人采用電化學阻抗法探究冷卻水中硫離子對316L 不銹鋼耐蝕性能的影響,研究發現,隨著硫離子濃度的提高,其電極的阻抗值減小,因此,硫離子使鈍化膜保護性下降。

Karel Bouzek,Henry Bergmann 等人采用電化學阻抗法通過對14 mol/L NaOH 溶液中純鐵和白口鑄鐵的陽極溶解動力學進行分析,發現陽極材料中的碳化鐵會導致表面氧化層電阻率明顯下降,從而導致保護性能下降。

歐陽維真采用電化學阻抗技術對帶銹鐵器在模擬海水介質中的電化學行為進行研究,得出腐蝕產物的存在進一步促進了帶銹鐵器在模擬海水介質中的腐蝕。同時,建立了帶銹試樣在模擬海水中的電化學模型,為以后進一步研究其他材質的電化學腐蝕行為和規律提供了一定的研究思路。

賈靜煥等人通過EIS、動電位極化曲線等技術對堿性硫化物溶液中316L 不銹鋼的應力腐蝕行為進行了研究,研究結果顯示,316L 不銹鋼在堿性硫化物溶液中腐蝕機理主要為陽極溶解型,雖然表現出了一定的應力腐蝕特征,但其敏感性較低,且隨著pH 值的升高而降低。

2.1.2 恒電位極化法

恒電位極化法是通過控制被測電極的電位,測得該電位下電流密度隨時間的變化規律。采用恒電位極化法可對可鈍化金屬極化曲線進行相對準確的測量。

Li 與Cheng 采用恒電位極化測試結合原子力顯微鏡發現,在一定pH 值環境下,隨著電位的升高,材料表面鈍化膜成分有可能發生轉變,從而使材料的耐蝕性能發生變化。

Wang 等人通過對316L 不銹鋼在不同極化電位下的腐蝕情況進行分析,發現隨著電位的升高,材料的耐蝕性能逐漸下降,雖然不同電位下試樣表面的鈍化膜成分未發生明顯變化,但鈍化膜中陰陽離子分布以及富集情況發生了變化。當電位較高時,硫離子含量升高,鉻離子含量降低,導致不銹鋼高電位下耐蝕性能下降。

2.1.3 循環動電位極化法

循環動電位極化是指從電極的自腐蝕電位開始,以一定的電位掃描速度(一般為20 mv/min)對陽極進行極化(即不斷升高電位) 直至陽極電位或電流密度達到某一指定值,然后,從該點開始逆向極化工作電極(以一定的電位掃描速度不斷降低電位) 至自腐蝕電位,從而獲得電位- 電流密度的關系曲線。

與動電位極化相比,循環動電位極化增加了反向掃描的過程,從而使其可以同時得到維鈍電流密度、腐蝕電位、點蝕電位、再鈍化電位等參數信息,根據這些信息可以對材料的耐蝕性能進行快速的評價。但循環動電位極化法通常會對材料表面造成損壞,因此,需要較多的實驗樣本進行檢測,才能使測試結果更加可靠。

王竹等人采用循環動電位極化法對再鈍化能力不同的不銹鋼進行分析,發現對于鈍化能力較強的不銹鋼(以2205 雙相不銹鋼為例),其循環動電位極化曲線一般無滯后環出現,而對于再鈍化能力較差的材料(以316L 不銹鋼為例),當回掃電位低于點蝕電位時,同樣不存在滯后;當回掃電位高于點蝕電位時,將會有滯后環產生。

通常來說,循環動電位極化曲線上的滯后環是材料發生局部腐蝕的標志。當回歸電位高于點蝕電位時,已經產生點蝕的點蝕坑不能及時再鈍化,從而造成回歸掃描時電流高于正向掃描時的電流,在循環動電位曲線上就表現為滯后環。

Wang 等人采用循環動電位極化法研究了在堿性溶液中pH 值對316L 不銹鋼的電化學行為和鈍化膜成分的影響,發現從點蝕轉化為析氧反應(OER) 的臨界pH 值=12.5。結合X 射線光電子能譜分析,發現在奧氏體不銹鋼中添加Mo,可能無法增強316L 不銹鋼在強堿性溶液中的耐蝕性。

2.1.4 腐蝕電位法

腐蝕電位是金屬本身的一個重要的熱力學參數,通過繪制工作電極與參比電極在開路情況下電位隨時間變化曲線,可以得到對應材料的腐蝕電位。

在電位與pH 值關系圖中,通過分析腐蝕電位的位置,可以確定金屬的腐蝕傾向、鈍化或腐蝕產物膜的成分情況等。

相對于其他電化學測試方法來說,腐蝕電位法不會對材料造成損傷,可以用來進行長期的無損檢測。

2.2 樣貌觀察法

樣貌觀察法主要包括直接觀察法、金相觀察法、掃描電鏡法等。

2.2.1 直接觀察法

進行腐蝕研究的第一步就是觀察腐蝕的宏觀樣貌,通過對腐蝕情況的直接觀察,可以確定腐蝕發生的集中位置、腐蝕的基本類型、腐蝕產物的樣貌,通過這些宏觀現象,可以為之后的檢測確定初步方向。

Farhad Daneshvar- Fatah 等人通過觀察鍋爐管內表面腐蝕樣貌,并結合其他方法確定了水線處蒸發導致堿性增強,導致了管線的腐蝕。

直接觀察法僅僅是進行初步的觀察,較為籠統和粗糙。

2.2.2 金相觀察法

金相觀察法是指將腐蝕材料進行磨拋預處理后,在金相顯微鏡上進行材料的相和組織組成物、晶粒、非金屬夾雜物、材料缺陷、裂紋形態、腐蝕樣貌等觀察,從而判斷出腐蝕類型的方法。

金相觀察法具有方便、快速的優點,同時,金相顯微鏡系統可以與計算機直接連接,方便了檢驗數據的儲存與分析。

王博、李德超等人綜合利用金相觀察法研究了304L 奧氏體不銹鋼制造的硝酸重沸器在生產環境下的腐蝕形態,發現晶界與晶內在腐蝕電解質溶液中的電位差導致了非敏化態晶間腐蝕的發生。

金相顯微鏡的觀察系統為普通光學顯微鏡,放大倍數有限,因此,只能進行試樣表面樣貌的初步分析對比,若進行更為精確的觀察,則需進行掃描電鏡觀察。

2.2.3 掃描電鏡法

掃描電鏡(Scanning Electron Microscope,SEM) 是一種介于透射電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的觀察手段,其放大倍數可達到30 萬倍,并且連續可調。SEM 還可以通過電子學方法有效地控制和改善圖像質量,使所得到的圖像更加清晰。由于SEM 試樣制備簡單、分辨率高、放大倍數連續可調等特點,SEM 方法在腐蝕樣貌觀察方面得到了廣泛的應用。

R. Cabrera- Sierra 等人采用掃描電鏡法對1018碳鋼在堿性酸性環境中的表面狀態進行表征,確定并分析了兩階段產生的腐蝕產物的組織結構。

2.3 腐蝕產物分析

材料腐蝕是金屬材料在腐蝕介質的作用下,通過化學或電化學反應與環境中的介質生成化合物的結果,因此,對腐蝕產物進行分析,是確定腐蝕機理不可或缺的一環。腐蝕產物分析主要包括電子能譜分析和X 射線衍射分析等。

2.3.1 電子能譜分析

電子能譜分析是通過電子束或單色光源照射樣品,使樣品表面元素受激發產生俄歇電子,通過將俄歇電子能譜與標準樣品圖譜進行對比,即可較為準確地分析出測試樣品所含元素的種類與含量。

陳彩霞等人采用電子能譜分析技術對腐蝕產物進行分析,發現腐蝕產物組成與堿腐蝕一致。

電子能譜分析可以對氫和氦之外的所有元素進行分析,并且分析過程中不會對試樣造成破壞。

與其他分析方法相比,電子能譜分析屬于高靈敏度超微量表面分析,分析過程僅需0.001μg 樣品,絕對靈敏度可以達到10-18,但其解析深度僅有2 nm,若要對樣品深處進行分析,還需進一步進行處理。

2.3.2 X 射線衍射分析

X 射線衍射(X- ray diffraction,XRD) 技術是采用X 射線對樣品進行照射,根據射線在樣品內部的衍射效應進行物質分析的一種技術。X 射線衍射技術可以對樣品的內部進行檢測,確定樣品的物相組成及含量,但檢測時對檢測樣品的形狀、大小、表面粗糙度均有一定的要求,需對檢測樣品進行預處理,較為復雜。

宋迎劍采用X 射線衍射儀對換熱管外表面腐蝕產物進行分析,確定產物主要成分為FeS、S 和FeO(OH)。

3 腐蝕防護方法

換熱器作為整個煤化工企業的溫度調節設備,在整個生產過程中起著至關重要的作用,換熱器一旦發生事故,不僅會導致工廠停工,還會造成人員傷亡。在工業應用中,可采取多種措施來減緩腐蝕。

3.1 對循環水進行預處理

循環冷卻水的水質直接關系到換熱器循環水一側的腐蝕情況,對循環水進行沉淀、過濾等操作,去除水中的機械雜質和懸浮物來減少結垢的發生。

同時,還可以在水中加入阻垢緩蝕劑,進一步減輕結垢情況的發生。在循環水中加入阻垢劑,已經成為循環水控垢措施中最為經濟有效且應用最為普遍的方法。

周艷軍研制的P- 1 型循環水阻垢緩蝕劑在高堿、高硬水的阻垢緩釋方面取得了較為理想的成果,使循環水中的[Ca2++ 堿度] 穩定在1 020 mg/L ,提高了換熱效果,延長了換熱器的使用壽命,提高了裝置運行負荷,增加了產量。

3.2 選擇耐腐蝕材料

目前煤化工企業換熱器所選材料大部分為碳鋼,碳鋼雖成本較低,但其內部含有較多的Si、Mn、S、P 等元素,使其耐蝕性較差。而改用含有Cr、Ni 等元素的耐蝕性良好的不銹鋼,可以使換熱器的使用壽命得到大幅度的延長。

不銹鋼在一般條件下具有良好的耐蝕性能,但在某些較為復雜、腐蝕性較強的環境下,仍然難以滿足要求。因此,有色金屬材料以及高性能合金得到了迅速的發展。如雙相不銹鋼、鎳基合金、鈦及鈦合金、高純鐵素體不銹鋼等均具有很好的耐腐蝕性能。

但這些材料與普通碳鋼相比,成本大大增加了,阻礙了其在煤化工企業的廣泛應用。近幾年,耐蝕非金屬材料也逐步發展起來,陶瓷、玻璃鋼、耐蝕塑料等新型防腐材料正在開發過程中。

3.3 使用耐蝕涂料

整體更換換熱器的材料,將會大大提高換熱器的制造成本,因此,在換熱器內部噴涂適當的耐腐蝕涂料,可以在控制成本的情況下大大提高設備的壽命。

耐蝕涂料的防腐原理是通過以較為耐蝕的材料覆蓋在基底材料上,將基底材料與腐蝕介質隔離開來,從而提高設備的使用壽命。

由于使用耐蝕涂料進行防腐,只需在設備腐蝕表面覆蓋薄薄一層,材料用量相對較少,而且對基底材料要求很低,具有較高的性價比,因此,在腐蝕防護方面應用十分廣泛,同時也擁有很好的發展前景。

梁婷對鍍有Ni- P 化學鍍層的碳鋼在堿性溶液中的耐蝕性能進行了研究,發現碳鋼表面施加化學鍍層后在堿性介質中具有良好的耐腐蝕性。

新型碳納米材料在腐蝕防護領域的應用也得到了巨大的發展,Liu 等人使用3- 氨丙基三乙氧基硅烷分別對C60 、富勒烯和石墨烯進行接枝改性,有效地提升了涂層對腐蝕介質的屏蔽性能。

Zhu 等人將5 nm 大小的碳分子碳點引入聚合物基質中,合成PMMA- PU 聚合物復合材料,該材料具有較強的裂紋自愈能力,并且在自愈的過程中可以吸收水分子,并捕獲介質中的氧氣,將其轉化為水分子,進一步增強了材料的防腐性能。

在設備內部噴涂耐蝕材料時,應根據設備內部介質的不同,選擇相對應的耐腐蝕材料進行噴涂,可在保證成本的前提下,有效的改善設備的腐蝕情況,提高設備壽命。

富勒烯、碳納米管、碳點、碳納米纖維、石墨烯、氧化石墨烯等碳納米粒子,已經應用于防腐涂層領域,其與涂層基質良好的相容性、自潤滑性,可以極大地提高涂層的耐腐蝕性能。

但在實際應用中仍然存在著填料團聚現象嚴重、添加量過多時易發生逆腐蝕、難以形成可控規則排布等問題。一旦這些問題得到解決,防腐涂層技術將會得到進一步發展。

3.4 優化生產工藝

不同的生產工藝對于設備的腐蝕情況有著重要的影響,由于設備的腐蝕受到腐蝕介質的溫度、濃度、流速、離子含量等各項因素的影響,因此,在不影響生產的情況下,對工藝流程進行進一步優化,將極大的改善設備的腐蝕情況。

通過優化生產工藝,將從根本上解決設備腐蝕的問題,但生產工藝各個部分互相關聯、互相影響,優化過程中,既需要對影響腐蝕的因素有深入的研究,同時也需要對生產工藝有充分的了解,這樣才能在不影響生產的情況下對癥下藥,切中要害。

生產工藝優化后,在生產過程中應嚴格按照工藝流程進行生產,避免因操作不當而導致腐蝕的發生。

3.5 電化學保護

電化學保護法是通過在需要被保護的材料上外加電流,使其電位發生變化,從而實現抑制腐蝕的目的。電化學保護分為陽極保護法和陰極保護法2 種,這2 種方法都是根據材料自身的E- PH 圖像實現的。

陽極保護法是使金屬的電位維持在圖像的鈍化區間來達到保護目的,陰極保護是使材料保持在材料的不腐區間。

這2 種方法的實現途徑有所不同,陽極保護法是在被保護金屬表面接入足夠的陽極電流,使其電位向正方向移動并維持在鈍化區內,從而防止金屬的腐蝕。

陰極保護法又可以分為外加電流的陰極保護和犧牲陽極的陰極保護。外加電流的陰極保護是一種主動防腐措施,通過外加電源來對設備施加一定的陰極電流,將其變為一個大陰極,消除由于材料的不同造成的電位差,從而使其得到保護。犧牲陽極的陰極保護是利用原電池的原理,將電位較低的材料與被保護材料相連,被保護材料作為陰極而得到保護。

隨著生產工藝的日趨發展,設備的腐蝕情況越來越復雜,單一的腐蝕防護手段無法對設備進行有效的防護,因此,在進行設備防腐設計時,應綜合考慮各種因素,采用多種防護方式共同作用,才能取得有效的防腐成果。

4 結 語

經過對煤化工企業換熱器腐蝕情況的調研發現,現階段換熱器的腐蝕情況仍較為嚴重,生產過程中有一部分換熱器未得到有效的腐蝕防護。

存在的問題主要有以下幾個方面。

(1) 換熱器工作條件復雜,腐蝕條件存在多樣性。在不同的煤化工企業,由于生產工藝和當地自然環境不同,設備的工作條件會有一定程度的差異,這些差異造成了設備腐蝕機理的不同。

(2) 換熱器工作條件的復雜性,致使造成腐蝕類型的多種多樣。一臺換熱器的失效可能是多種腐蝕類型共同作用的結果,但總體上可以根據換熱器的工作條件分為酸性介質和堿性介質2 種,以便進行系統的分析。在進行文獻調研時發現,目前,腐蝕機理的研究方向主要為酸性條件下腐蝕機理的研究,而堿性條件下的研究相對較少,例如蒸氨塔上部氨分縮器的腐蝕問題現在仍未得到有效解決。在今后研究中,堿性條件下換熱器的腐蝕機理應得到人們的重視。

(3) 各種新型檢測手段在換熱器腐蝕機理的分析檢測中的應用日益普遍。掃描電鏡、能譜分析、元素分析等技術使人們在判斷腐蝕類型時更加準確迅速。電化學阻抗法、電位極化法等初步解決了腐蝕機理的研究問題。但由于換熱器腐蝕的復雜性,現如今的分析手段難以對多種條件共同作用下的腐蝕機理進行系統的分析,同時,也難以對實際工作條件下換熱器的腐蝕過程進行模擬。但計算機技術的不斷發展與應用提供了解決思路,采用計算機模擬軟件與實驗相結合的手段,將進一步提高研究的準確性。

(4) 單一的腐蝕防護手段對換熱器的保護效果很有限,但不同的防腐技術仍然存在較大的發展空間,尤其是耐腐蝕材料。因此,在不斷完善耐蝕材料的同時,積極探索多種防腐措施共同作用的復合防護方法,將有望給換熱器的腐蝕防護帶來新的突破。

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