換熱器發(fā)生阻垢的原因及防腐蝕措施
換熱器發(fā)生阻垢的原因
1、顆粒污垢:懸浮于流體的固體微粒在換熱表面上的積聚。這種污垢也包括較大固態(tài)微粒在水平換熱面上因重力作用的沉淀層,即所謂沉淀污垢和其他膠體微粒的沉積。
2、結(jié)晶污垢:溶解于流體中的無機鹽在換熱表面上結(jié)晶而形成的沉積物,通常發(fā)生在過飽和或冷卻時。典型的污垢如冷卻水側(cè)的碳酸鈣、硫酸鈣和二氧化硅結(jié)垢層。
3、化學反應(yīng)污垢:在傳熱表面上進行的化學反應(yīng)而產(chǎn)生的污垢,傳熱面材料不參加反應(yīng),但可作為化學反應(yīng)的一種催化劑。
4、腐蝕污垢:具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對換熱表面腐蝕而產(chǎn)生的污垢。通常,腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的pH值。
5、生物污垢:除海水冷卻裝置外,一般生物污垢均指微生物污垢。其可能產(chǎn)生粘泥,而粘泥反過來又為生物污垢的繁殖提供了條件,這種污垢對溫度很敏感,在適宜的溫度條件下,生物污垢可生成可觀厚度的污垢層。
6、凝固污垢:流體在過冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當水低于冰點而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對這種污垢影響很大。
換熱器防腐蝕措施
換熱器設(shè)計時,將蒸汽放在管程側(cè),避免高速氣體流經(jīng)殼程。殼程有較大流量介質(zhì)時,可以設(shè)計多個殼程入口,緩沖壓力,另外應(yīng)設(shè)置防沖板,減少高速流體對設(shè)備造成的沖刷腐蝕。
為避免殘留液和沉積物的滯留,焊接時盡量采用雙面對接焊和連續(xù)焊,避免搭接焊和點焊。在焊接工藝中應(yīng)根據(jù)實際經(jīng)驗,引起應(yīng)力腐蝕破裂的應(yīng)力主要是殘余應(yīng)力,而殘余應(yīng)力主要是由冷加工以及焊接引起的內(nèi)應(yīng)力所構(gòu)成。
對冷加工件和焊接件進行熱處理,有助于消除殘余應(yīng)力,從而也有助于防止應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生。常采用應(yīng)力退火熱處理消除殘余應(yīng)力或其他消除殘余應(yīng)力的方法,如水壓試驗、振動時效及錘擊等。
另外,管束起吊必須采用尼龍帶,保證金屬表面平整、無劃痕、能夠順利入殼。
采用耐蝕材料(如雙目不銹鋼、哈氏合金、鈦、鈦合金、銅等),這些材料耐腐蝕性強,可以提高換熱器的使用壽命,但這些高耐腐蝕性的材料價格昂貴,制造成本高,一次性投入的成本大,企業(yè)一般難以接受,推廣困難。
電化學保護方法不但可以防止應(yīng)力腐蝕斷裂, 而且在保護參數(shù)選用得當?shù)臈l件下即使產(chǎn)生了裂紋仍可使其停止擴展??刹捎脿奚?陽極保護或表面噴涂耐蝕金屬的方法。
陰極保護:
利用外加直流電源,使金屬表面上的陽極變?yōu)殛帢O而受到保護。這種方法消耗電量大,費用高,采用極少。
把被保護的設(shè)備接以外加電源的陽極,使金屬表面生成鈍化膜,從而達到保護。碳鋼換熱器的造價低,但耐腐蝕性差。
陽極保護法:
通過采用犧牲陽極保護技術(shù)可以提 高換熱器的使用壽命,但這一技術(shù)的保護作用僅限于管子入口處的有限長度內(nèi), 管內(nèi)深處難以實現(xiàn)陰極保護,所以犧牲陽極保護法在換熱器上的應(yīng)用受到了很大限制。
在腐蝕性介質(zhì)中,加入少量的某些物質(zhì),而這些物質(zhì)能使金屬的腐蝕大大降低,甚至停止,這類物質(zhì)稱為緩蝕劑。圖6是使用緩蝕劑前后的對比,緩蝕劑的加入應(yīng)以不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量為原則。
可以通過除去介質(zhì)中的溶解氧和氧化劑以控制應(yīng)力腐蝕。降低介質(zhì)中 Cl- 的質(zhì)量濃度,嚴格控制介質(zhì)中硫的質(zhì)量濃度也是控制應(yīng)力腐蝕的有效措施。
在金屬表面,通過一定的涂覆方法,覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護層,以避免金屬表面與腐蝕介質(zhì)的直接接觸。
這種技術(shù)方法最為經(jīng)濟有效,最初用于防止氣體介質(zhì) 腐蝕,所用涂料大部分為有機高分子混合物溶液?,F(xiàn)在人們逐漸向防油及防溶劑涂料、高溫涂料、重防腐涂料及特殊環(huán)境用涂料方向發(fā)展。
換熱器開車時,現(xiàn)將冷流體充滿容器,關(guān)閉入口,再將熱流體題緩慢注入,盡量使導入流體而形成的管子與殼體之間的熱膨脹差為最小。
停車后,用干燥壓縮空氣將換熱器中所有的流體排除,這樣可以將應(yīng)力降到最小,避免應(yīng)力腐蝕。在開車過程中,上下水閥保持全開狀態(tài),避免流速減慢,介質(zhì)中雜質(zhì)沉淀在管式表面造成結(jié)垢后腐蝕。