杨奎，王小军

（延安炼油厂机动设备部，陕西 延安 727406）

在能源、化工、制造业等领域，管壳式换热器应用的十分广泛，其主要包含壳体本身、换热管、管板、挡板等零件。当前随着我国制造业技术的不断发展，管壳式换热器的材质也开始丰富起来，包含不锈钢、石墨、碳钢等等，甚至也出现陶瓷等新材料构成的管壳式换热器。管壳式换热器的工作作用顾名思义，主要集中于换热，其工作原理主要是透过换热管壁厚实现热传导，将热量传递到壳体内部以及和换热管外壁接触的流体上，流体得到热量，通过自身的传导辐射和对流，实现下一波的热量传递，达到热量交换的目的。整体而言，换热器是实现工业生产中冷热交替热量交换的重要机动设备。然而在管壳式换热器运行的过程中，由于存在加工流程之间的差别，可能会导致各种各样故障的出现，例如壳体内部腐蚀出现串流以及内流问题、壳体内部流体折流问题、安装尺寸不合适、噪声振动泄漏等问题。其中腐蚀问题是管壳式换热器的常见问题之一，腐蚀问题往往会带来管壳式换热器内部稳定性的减弱，为平稳安全生产带来隐患。鉴于此，下文将在分析管壳式换热器腐蚀原因的基础上分析防腐技术在管壳式换热器中的应用。

1 管壳式换热器腐蚀类型概述

腐蚀是管壳式换热器在运行过程中最为常见的问题之一，腐蚀漏的原因也较为多种多样，通常集中于连接原因，封头和壳体本身之间连接不严、螺丝松动，导致腐蚀情况的发生。同时也可能存在由于密封零件长期实效导致密封效果不好，进而发生渗漏情况。有的企业是由于换热管本身和壳体等金属材料接触时间过长，没有能够对于腐蚀位置进行清洗和处理，长期腐蚀形成局部的壳体和管壁损坏，形成较大的空洞导致泄漏。部分情况是由于流体在管内或者壳内流速过大过快导致的震动性泄漏腐蚀，有的是由于生产环境的选择和介质的选择失误而导致的换热器腐蚀，这种称之为应力或者电化学腐蚀。较少情况下，还可能出现由于换热器或者壳体本身存在制造型缺陷，而导致的管壳式换热器腐蚀速度加快程度加强等问题。

2 防腐技术在管壳式换热器中的应用

对于管壳式换热器的防腐，可从宏观和微观两个角度进行深入思考。从宏观角度而言，防腐技术在管壳式换热器中的应用主要有：涂层保护防腐、镀层防腐、表面氧化防腐、物理加工防腐以及电化学防腐的方式。涂层保护防腐主要是对于金属的表面材质进行涂层，例如油漆油脂等，将其与流体隔离开来；镀层防腐的技术是通过电镀的方式进行耐腐蚀金属的涂层覆盖；表面氧化方就是在金属的氧化表面形成良好的氧化物保护膜作为涂层；物理加工的方式主要是改变金属的内部组成，通过物理溶解等方式提升结构的防腐性能；电化学保护法是利用化学方式进行阳极阴极的保护，实现电流的阴极保护。除了宏观角度外，从微观的角度可以针对不同类型的腐蚀进行管壳式换热器的防腐工作，下文将从应力腐蚀、电化学腐蚀等角度从微观层面探讨防腐技术在管壳式换热器中的应用。

2.1 应力腐蚀的原因及防腐技术应用

应力腐蚀主要是指由于拉应力和具有腐蚀性的介质共同作用，导致金属或者合金的破坏，进而导致内部结构破裂，主要原因就在于内部拉应力的腐蚀，表现特征为金属的表面很难发觉。但是通过显微镜或者其他工具放大内部组织，就会发现金属内部具有不同大小的裂纹。后果主要表现为以下三种情况：第一是由于振动频率过大导致管板互相连接的位置超过疲劳限度，进而导致管子的疲劳性断裂；第二种是壳体内部的换热器固定在管板上，能够穿过一定数量的折流板，折流板和应力之间的摩擦导致管壁迅速变薄甚至破裂；第三种情况是应力振动幅度过大，导致相邻或者相近的换热器之间发生应力振动，导致换热器的磨损。应力腐蚀情况下防腐技术在主要集中在环境改善、流体管理、应力管理和金属合金管理中：在环境条件上，积极建设适宜的温度和湿度，保障设备在适合的条件下进行运转；在流体管理中，控制好流体的速度避免过快导致的腐蚀；在介质和合金的选择上，应当重视合金成分的记录，保障应力和金属结构之间的相对稳定。

2.2 电化学腐蚀的原因及防腐技术应用

在进行管壳式换热器防腐相关研究中，电化学腐蚀也是一个不可忽视的环节。在实施换热板和管板的相关焊接中，由于采取手工电焊的方式，加工的工艺水平和工人的操作能力都有所区别，因此导致焊缝存在不同程度的问题，可能有夹渣或者气孔等的存在，焊缝内部就存在电化学腐蚀的可能性。在列管换热器实际操作中，部分管板存在流体之间加工冷却的问题，其中的盐类或者其他化学物质会对焊缝产生不同程度的腐蚀，这就是电化学腐蚀的存在原因。对于电化学腐蚀的问题，无论是何种类型的水，都具有不同数量的离子和氧气，其浓度决定了腐蚀变形发生的程度。因此在防腐技术应用中，主要从工业水的离子含量检测以及焊接方式的防腐升级入手，采取缝隙焊接和点防腐蚀焊接的方式进行。

2.3 其他类型腐蚀的原因及防腐技术应用

其他多种类型的腐蚀中，很多管板表面可能发生腐蚀和沉积物的问题，因此有大小不同的凹坑可能出现，通过工业用水的方式，可能会发生较为不常见的电偶腐蚀问题。同时，因为换热器管板接触方式不同，化学介质的存在也会导致双金属发生腐蚀的可能性。除此以外，部分管板由于存在长期腐蚀介质的不良环境，具有冲蚀作用发生的条件，因此对于固定的换热器而言，还可能存在流体流通而导致的温差问题，产生温差应力，最终导致换热器失效。管壳式换热器实践中，可以通过抗化学腐蚀材料选择的方式进行防腐技术的应用，通常结合自身的经济成本和应用需求。由于不同类型的管壳式换热器存在区别，因此应当选择适当的防腐蚀原料，并且作用于100%的固体上，保障可挥发性物质的量在合理范畴内，这样能够在更为封闭的环境中使用和施工。这种方式尤其对于双金属和电偶腐蚀具有良好的收效，耐冲刷等性能更好，形成一个长期化的防腐保护涂层，从根本上能够实现防腐技术的应用。

2.4 高分子材料防腐技术的实践

对于管壳式换热器而言，高分子材料防腐技术是一种较为先进的防腐技术，通过高分子聚合物等形式，将其作为基料，同时在固化剂固化作用的基础上形成一种复合型的防腐材料，在防腐性能上，能够实现对于管壳式换热器丰富的协同效应，推动复合材料的性能提升，具备更好的粘接力、抗化学腐蚀性和机械性能提升性能，当前在金属设备的防腐中已经具有较为广泛的应用，能够保护金属设备提升抗磨损、抗划伤等性能，从化学角度而言能够实现设备化学防腐技术的提升。高分子材料防腐具有更为简单的工艺，防腐的效率和性价比都很高，能够保障运转效率的同时实现防腐技术应用，其具体的实施步骤如下：首先对于渗漏焊接位置进行再次焊接处理，进而对于其表面进行喷砂，将氧化物和其他污物去除，保障金属原色的露出，同时打磨表面使其具有一定的粗糙度；其次进行表面清洗相关油污的去处，针对可能发生的列管问题进行焊接，对管口进行倒角处理，如果连接部分存在胀接问题，则通过列管的方式进行切割将其多余部分处理好，再进行倒角，为后续高分子材料的涂抹做好最后准备；最后根据比例进行索雷碳纳米聚合物材料的调和，将其均匀涂抹到管壳式换热器的各个部位，厚度把控在1～2mm之间，对于渗漏部位进行着重处理，管内延伸10mm左右的深度，通过加热的方式实现固化，保障性能达到防腐要求。

3 结语

通过上文对于管壳式换热器的相关讨论不难发现，防腐技术在管壳式换热器中的应用具有积极意义，本文也分别从宏观和微观的角度，提出涂层保护防腐、镀层防腐、表面氧化防腐、物理加工防腐以及电化学防腐等常见防腐技术。具体实践中，还应结合企业管壳式换热器状态、设备运作环境、设备经费预算、技术人员技术水平等相关软硬件条件进行防腐技术的选择。