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大型換熱器的防腐與應(yīng)用

文檔作者：孫傳超文檔來源：東華工程科技股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月19日
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2010年增刊(2) 安徽化工45
大型換熱器的防腐與應(yīng)用
孫傳超
(東華工程科技股份有限公司，安徽合肥230024)
摘要：介紹了大型換熱器管束的防腐方案設(shè)計(jì)、施工操作以及運(yùn)行監(jiān)測(cè)，為大型換熱器的防腐開辟了一條簡(jiǎn)捷、實(shí)用的實(shí)踐之路。
關(guān)鍵詞：換熱器；酸洗；防腐
中圖分類號(hào)：TQ050．9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008—553X(2010)S2—0045—03
1換熱器防腐現(xiàn)狀
換熱器通常因?yàn)槠鋼Q熱管管徑小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而難于
實(shí)施防腐。一般是要么不做防腐，要么采用耐腐蝕材質(zhì)
(合金或石墨材料)來提高耐腐蝕性能lll。實(shí)際應(yīng)用中大
量的換熱介質(zhì)為酸性介質(zhì)，如果采用碳鋼換熱器而不做
防腐，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，不僅縮短設(shè)備使用壽命，還會(huì)帶來
介質(zhì)污染；如果采用合金或石墨類換熱器造價(jià)又太高。
因此，如何選擇成本低而又易于實(shí)現(xiàn)的防腐材料和施工
方法，從而達(dá)到降低設(shè)備造價(jià)、滿足使用要求的目的，成
為換熱器防腐的發(fā)展方向 。
2 防腐工藝探討
根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用條件，采用酸洗一磷
化一鈍化“三合一”酸洗液進(jìn)行表面處理，再采用不同的
防腐涂料(或樹脂液)浸涂防腐嘲。通過多臺(tái)多種碳鋼換熱
器的應(yīng)用和運(yùn)行監(jiān)測(cè)，證明效果良好?，F(xiàn)以某石化企業(yè)三
組換熱器為例，對(duì)管束的防腐工藝和施工操作加以闡述。
2．1酸洗處理
換熱器管束表面處理無法采用傳統(tǒng)的噴砂或機(jī)械
除銹，要達(dá)到管束內(nèi)、外壁除銹的目的，酸洗是必然的選
擇。一般的酸洗液采用鹽酸、硫酸或混酸配制，要經(jīng)過多
道工序圄，工藝復(fù)雜。
常用的酸洗工藝：酸洗(浸泡)一水洗一堿洗中和
一水洗。此工藝中每一道工序設(shè)備都要進(jìn)行多次吊運(yùn)，
施工周期長(zhǎng)，容易返修。如果進(jìn)行磷化和鈍化則又必須
增加二道工序。
2．1．1 酸洗工藝一酸洗一磷化一鈍化
采用酸洗一磷化一鈍化“三合一”處理液作為酸洗工
藝[41，將酸洗一磷化一鈍化在酸洗槽中一次性完成，減少
了施工程序，大大降低了施工成本。該工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)除銹均勻、徹底。
(2)除銹速度快，3O分鐘可達(dá)到均勻的金屬光澤。
(3)鈍化膜防銹能力強(qiáng)，在室內(nèi)放置半年不會(huì)返銹。
(4)工序簡(jiǎn)單，采用浸泡和噴淋沖洗均可達(dá)到除銹
和磷化、鈍化的目的。
2．1．2 酸洗槽設(shè)計(jì)
采用浸泡酸洗時(shí)必須制作酸洗槽，酸洗槽以能夠放
置管束并且酸液液位高于管束中心線為準(zhǔn)。對(duì)三組換熱
器均采用半圓型酸洗槽，管束防腐見表1～表3，酸洗槽
表1第一組換熱器(四臺(tái))：管束防腐
作者簡(jiǎn)介：孫傳超(1963一)，男，1984年畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)，高級(jí)工程師，從事防腐蝕工程設(shè)計(jì)和施工管理工作，13505604331，sunchuan
46 2010年增刊(2) 安徽化工
表2第二組換熱器(二臺(tái))：管束防腐
設(shè)備名稱 貧液冷卻器
(2臺(tái))
管束尺寸
換熱管規(guī)格
換熱面積，m
防腐面積，m
工作溫度，℃
設(shè)計(jì)溫度，℃
工藝介質(zhì)
殼程
管程
殼程
管程
殼程
管程
小1240 X 5994
小25
335
360
10O
160
200
200
空氣
蒸汽
尺寸見表4。
2．1．3 酸洗操作
首先將換熱器管束放入酸洗槽中，加入“三合一”酸
洗液至管束中心線以上，浸泡30分鐘左右，翻轉(zhuǎn)浸泡上
半面(如果管束全部浸入酸洗液則不需翻轉(zhuǎn))。酸洗時(shí)間
隨氣溫高低和鋼材表面銹蝕程度不同而略有變化，氣溫
高、銹蝕程度輕時(shí)酸洗時(shí)間較短；反之，氣溫低、銹蝕程度
較重時(shí)酸洗時(shí)間較長(zhǎng)。酸洗浸泡過程中，如果用酸泵將酸
液循環(huán)流動(dòng)(特別是在換熱管中)，除銹和除污效果會(huì)更
好。當(dāng)鋼管表面呈均勻的金屬光澤時(shí)，即可結(jié)束酸洗。
酸洗完畢，將管束吊出酸洗槽，自然干燥，待防腐。
表3第三組換熱器(四臺(tái))：管束防腐
表4酸洗槽尺寸
長(zhǎng)度 參考壁厚(碳鋼)
(mm) (mm)
酸洗槽參數(shù)
(半圓槽)
直徑
(mm)
干燥過程中必須使管束兩端形成明顯高差，以便酸液從
管中排出。U形管換熱器必須將出口端向下放置。
“三合一”酸洗液可重復(fù)使用，一次酸洗的換熱器越
多，酸洗成本則越低。酸洗過程中只需對(duì)損耗的部分作
以補(bǔ)充即可。
2．2 防腐處理
2．2．1防腐材料的選擇
防腐材料應(yīng)枳據(jù)熱交換介質(zhì)的性能和工作溫度進(jìn)行
選擇。表5是三組換熱器采用的防腐材料及施工工藝。
表5防腐材料用料及施工工藝
工作溫度不高(IO0~C以下)、介質(zhì)腐蝕性不強(qiáng)條件 質(zhì)酸性較強(qiáng)時(shí)可采用環(huán)氧酚醛樹脂。
下一般可采用環(huán)氧樹脂，當(dāng)溫度較高(180~C以下)或介 2．2．2材料配比(表6)
表6 防腐材料配比
(下轉(zhuǎn)第48頁)
48 2010年增刊(2) 安徽化工
時(shí)，首先是鋅鋁片的自我犧牲保護(hù)，再經(jīng)過鉻酸鹽層與
第二層鋅片、鋁片起氧化作用，如此進(jìn)行下去直至金屬
基體，使其腐蝕介質(zhì)的路線是曲折的。對(duì)于同樣涂(鍍)
層厚度，鋅鉻涂層的腐蝕路線要曲折延長(zhǎng)很多。
(2)鋅鉻涂層的“自愈合”能力。鋅鉻涂料中的鉻酸
在固化中大部分被還原劑還原成不溶性三價(jià)鉻化物，仍
有少量以可溶性六價(jià)鉻化合物鉻酸鹽形式存在。當(dāng)膜層
因外力劃傷后，空氣中的水分使膜層中的六價(jià)鉻溶解并
對(duì)露出的鋅片、鋁片重新鈍化，從而使膜層劃傷處得到
“自愈合”產(chǎn)生新的抗腐蝕能力，使腐蝕介質(zhì)的腐蝕能力
延緩，腐蝕路線延長(zhǎng)。
(3)鋅片、鋁片與鈍化物的屏蔽作用。鋅鉻涂層由
幾十片鋅片、鋁片、鉻酸鈍化物層層疊加，形成無數(shù)層鈍
化屏蔽膜，可有效地抵抗腐蝕介質(zhì)的侵蝕。
3注油口鋅鉻涂層的性能檢測(cè)
3．1涂覆量
工件涂覆量視技術(shù)要求而定，此次試驗(yàn)的注油箱口
采用兩涂?jī)珊婀に?，?shí)驗(yàn)量為160mg／dm 。
3．2厚度
鋅鉻涂層的厚度與涂覆量有關(guān)，用電子測(cè)厚儀測(cè)得
= ： 至三 三 耋壁窶：： ● 三堇至蔓
(上接第46頁)
厚度在4．0~4．5 m。
3．3 膠帶試驗(yàn)
鋅鉻涂層膠帶試驗(yàn)可檢測(cè)涂層與基體的附著強(qiáng)度，
按照GB／T5270--85 1．4要求進(jìn)行。用膠帶粘附在注油口
外圍，用手指拍捏擠出氣泡，然后迅速拉下黏附的膠帶，
經(jīng)判定，注油口膠帶實(shí)驗(yàn)級(jí)別3．5～4．0級(jí)為合格。
3．4 中性鹽霧對(duì)比試驗(yàn)
注油口鋅鉻涂層厚度在4．0～4．5 Ill時(shí)，中性鹽霧
試驗(yàn)(GB／10125-1997《人造氣氛的腐蝕試驗(yàn)》)可達(dá)
1000～1800小時(shí)，是電鍍鋅的10倍左右。
4結(jié)論
達(dá)克羅涂層耐腐蝕性能好的特點(diǎn)被應(yīng)用在工程機(jī)
械注油箱口表面保護(hù)層中，從中性鹽霧對(duì)比試驗(yàn)結(jié)論看
出，工程機(jī)械注油口進(jìn)行達(dá)克羅涂覆后可以極大的增強(qiáng)
其耐腐蝕性能(電鍍鋅的10倍左右)，并且達(dá)克羅涂層
與基體的附著力強(qiáng)度完全符合國標(biāo)GB／T9286-1998執(zhí)
行標(biāo)準(zhǔn)。鋅鉻涂層技術(shù)(達(dá)克羅技術(shù))是一種工藝簡(jiǎn)單方
便、防護(hù)效果良好的涂覆技術(shù)，隨著世界機(jī)械制造業(yè)向我
國轉(zhuǎn)移，目前已有大量產(chǎn)品采用鋅鉻涂層處理，該技術(shù)將
在更多的行業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用，發(fā)展態(tài)勢(shì)良好?？?
三 l¨』 至至婁 量 j j 薹三 j i
為盡可能降低防腐涂層對(duì)換熱器傳熱效果的影響，
防腐涂層不宜太厚，所以樹脂液濃度不能太高。另外，
為提高傳熱效果，可在樹脂液中加入適量的石墨粉。
2．2_3 施工工藝
采用浸涂工藝施 T 對(duì)涂層的致密性和均勻性較有
保證，浸涂過程中應(yīng)盡可能使樹脂液保持流動(dòng)狀態(tài)，以
防止涂層上有氣泡產(chǎn)生。
由于樹脂液只能一次性使用，當(dāng)一批次施工設(shè)備數(shù)
量較少時(shí)，采用浸涂工藝成本較高。這時(shí)可采用循環(huán)噴
淋施工，但必須保證樹脂液能夠浸潤(rùn)換熱管內(nèi)、外表面。
2．2．4 熱處理
環(huán)氧酚醛(5：5)樹脂涂層施工完畢，自然固化12
小時(shí)左右，用蒸汽進(jìn)行熱處理，以提高涂層的耐熱和防
腐性能。熱處理溫度一時(shí)問關(guān)系見表7。
表7熱處理溫度一時(shí)間關(guān)系表
3應(yīng)用效果
以上三組換熱器均已投入使用，其中第一、第二組
已使用兩年，第三組已使用一年半，運(yùn)行情況良好。檢修
時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕痕跡，在線監(jiān)測(cè)也沒有腐蝕穿管現(xiàn)象。
4 小結(jié)
(1)采用酸洗一磷化一鈍化“三合一”酸洗液進(jìn)行
表面處理和樹脂液浸涂防腐是大型換熱器管束防腐一
種簡(jiǎn)單有效的方 。
(2)施工前應(yīng)充分考慮“三合一”酸洗液、樹脂液等
材料的重復(fù)利用，盡可能降低工程成本。同批施工的設(shè)
備越多越好。
(3)由于樹脂耐溫度的限制，對(duì)于工作溫度大于
180~(2的高溫?fù)Q熱器不能采用樹脂液防腐，可選用耐高
溫防腐涂料，但還沒有實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，有待進(jìn)一步探索。
參考文獻(xiàn)
【1]苗世蕾．石化空冷器的防腐蝕技術(shù)評(píng)述『J]．腐蝕與防護(hù)，2008
(6)：356—358．
[2]王雨順．甲胺裝置換熱器管束的泄漏失效分析【JJ_腐蝕與防護(hù)，
2010(3)：248—250．
【3]涂湘湘．實(shí)用防腐蝕施工技術(shù)手冊(cè)[M]．化工部化工防腐蝕科技
情報(bào)中心站，1992：61—72，315—316，499—566．
『4J H0～1酸洗磷化鈍化“三合一”除銹液．合肥三元防腐防水有限
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