那俊义

（大庆石化公司，黑龙江 大庆 163000）

企业在日常管理中，会使用到管壳式换热器，这种类型的换热器在应用中的效果非常好，但是一定要将防腐措施切实地落实到位。管壳式换热器在运行时一旦出现了问题，将会直接影响生产，严重的情况会导致爆炸事故的发生。企业将会遭受巨额的经济损失，而工作人员的生命安全也会受到威胁。

1 管壳式换热器概述

管壳式换热器又称为列管式换热器。属于在管壳中封闭管束壁面是传热面的间壁式换热器。这种换热器的优势为结构简单、造价低廉、流通截面比较宽、方便清洗。缺点是传热系数相对较差、体型庞大。管壳式换热器可以采用任何材料进行制造，并能够在高温和高压环境下使用，属于应用广泛的类型。管壳式换热器的类型有固定管板式汽—水换热器、波皮型管壳式汽—水换热器、分段式水—水换热器。管壳式换热器的控制参数包括加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。管壳式换热器主要组成部分有壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等。壳体的形状一般是圆筒形，在壳内安装管束，将管束的两端在管板上进行固定。换热的冷热有两种流体，分别在管内进行流动的流体称为管程流体；在管外流动的流体称为壳程流体。在壳体内安装一定数量的挡板可以在一定程度上使管外流体的传热分系数得以提高。挡板能够使壳程流体的速度有所提高，使得流体能够按照一定的路程以横向运行的方式路过管束，从而使流体湍流的速度有所增加。在管板上，换热管以等边三角形或正方形的方式进行排列。等边三角形排列的方式相对比较紧致，管外流体湍动程度比较高，传热分系数相对较大，而正方形排列顺序便于管外清洗，对于容易结垢的流体比较适用。

管程指的是流体每次经过管束的过程。壳程指的是每次经过壳体的过程。在两端管箱之内安装隔板，以此提高管内流体的速度。将所有的管子分成多个组。流体每次只能通过一部分的管子，这样可以在管束中来回往返数次，这样的过程成为多管程。同理，在壳体之内设置纵向的挡板，可以使管外流速有所提高，使得流体在壳体空间能够经过多次，这种过程称为多壳程。多管程和多壳程要相互配合使用。管内外流体的温度会有所不同，换热器的壳体与管束的温度也会不相同。如果两种温度的差额比较大，换热器内会形成很大的热应力，进而使管子弯曲、断裂，还有可能在管板上出现拉脱现象。所以，管束与壳体之间的温度差额如果超过50℃时，要采取适当的处理方式及补偿措施，以此对热应力进行消除或减少。

根据采取的补偿措施，管壳式换热器分为以下几种类型。

固体管板式换热器。管束两端的管板和壳体连接在一起，形成一个整体，结构相对简单。适用于冷热流体温度差，壳程不适用机械清洗过程的换热操作。当温度差额比较大，但是壳程的压力低的时候，可以在壳体上面设置具有弹性功能的补偿圈，以此在一定程度上使热应力有所减低。

浮头式换热器。管束的一端管板可以不受约束地进行浮动，热应力全部被消除了；并且全部管束可以从壳体内取出来，非常方便地进行机械清洗和进行检修。浮头式换热器的应用比较广泛，但是结构相对复杂，造价高昂。

U型管式换热器。每根换热管都是可以弯成U形，两端同时固定在同一管板的上下两区依托于管箱内的隔板，将其分成进出口两个室。这种换热器彻底将热应力消除了，相较于浮头式更加简洁，但是，管程非常难清洗。涡流热膜换热器。这种技术采用的是最新的涡流热膜传热技术。以改变流体运动状态为主，以此使传热效果有所增加。涡流管表面有介质经过时，会对管子表面进行强力的冲刷，以此对换热效率有所提高。这种结构具有耐腐蚀性、耐高温性、耐高压性以及防结垢的功能。

管壳式换热器的特点：具有高效节能性；全部都是不锈钢制作，使用生命周期比较长。将层流方式转变为湍流方式，使换热效率有所提升，热阻在一定程度上有所减少。换热速度相对比较快，具有耐高温性和耐高压性。结构比较紧致，体型比较小，重量轻，安装非常快捷，在一定程度上使土建资源有所节省。设计相对灵活，规格比较齐全，使用具有针对性，节约资金成本。应用条件相对较宽广，能够适应压力大、温度范围以及交换多种介质。维修费用低廉，操作简便。清垢的时间比较长，易于清洗。采用的是纳米热膜技术，使传热系数明显升高。应用领域比较广泛，可以应用在热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等。传热管在外表面使用的是轧制翅片的铜管，导热系数比较高，换热的面积比较大。导流板将壳程流体进行引导，使换热器内的流动呈现出折线形连续性，根据流速对导流板间距进行调节，结构比较坚固，可以使流量或者是超大流量、脉动频率比较高的壳程流体的换热需求进行满足。壳体流体是油液的时候，黏度低和比较容易清洁的油液换热比较适用。

2 管壳式换热器的腐蚀原因

2.1 氯离子影响

在实际应用过程中，管壳式换热器会受到诸多因素的影响，这些因素会使换热器的运行不稳定，严重的情况会使其发生安全事故。氯离子的影响是影响管壳式换热器出现腐蚀现象的原因之一。氯离子是一种非常普遍的介质，这种介质自身就有极强的腐蚀性能，对于碳钢或者含有合金特征的金属的腐蚀性更加严重。在实践过程中，可以采用不锈钢或者碳钢材质制作管壳式换热器。这种材质在具体应用中会逐渐形成循环性的水系统，在管壳式换热器的应用中，要严格控制氯离子的含量，这样才能从根本上杜绝腐蚀的现象。

2.2 温度影响

以管壳式换热器在正常运行中的研究分析发现，温度的影响也可以导致管壳式换热器产生腐蚀现象。这种腐蚀现象主要体现在循环水自身的温度持续上升时，那么这时的电导率也随之有所增加，从而导致电极的反应速度过快。基于此种情况，诸多因素都会呈现出上升趋势，那么，水的对流和其对应的扩散问题也会升高。这样会直接导致氧气和金属表面之间的扩散速度增加，同时，还会使换热器自身的腐蚀性问题加剧。

2.3 设计原因

管壳式换热器在进行换热的过程中，冷热两种流体的流道选择要注意：首先，要及时清理不干净或者易形成污垢的管程，要及时将管内进行有效清理。其次，在管程中通过腐蚀性流体。这样可以对管束和壳体的腐蚀现象加以预防。再次，具有高压性流体或者容易聚合的流体要在管程中经过。无论何种污垢特征均要在管侧内设置。

2.4 水质原因

经过除氧后的中性水，才能注入采暖系统进行循环使用。在此环境中，氧气是最严重的腐蚀性介质。在没有氧气含量的中性水里，系统中含有金属表面中的铁原子会变成二价离子。如果水中存在氧气，铁离子、水会氧化成氢氧化铁，而氢氧化铁是不溶于水的。在沉积作用影响下，在阳极周围的铁离子会向水溶液中转入，这样使得管壳式换热器的腐蚀性有所加强。

2.5 振动原因

在实际应用中，管壳换热器中的折流板的原因，流体是横向操作的。大型化的设备装置和课程流动速度加剧，横向流会使换热器的振动现象增加。主要体现在管子和周围或者临近管子、折返流板空内壁会有一些撞击发生，继而使管子受到一定的磨损。

2.6 管理原因

采暖系统在运行时，工作人员并没有制定相应的加药制度，这样一来，循环水中的腐蚀性、污垢累积、微生物和藻类的生长长期受到失控的影响，直接导致换热器和其他换热设备的腐蚀现象非常严重。除此之外，在初期采暖系统停止时，如果没有及时保养和维护换热器，换热器始终置于完全封闭的条件中，一旦遇到大量的空气，系统的腐蚀性会加剧。

3 管壳式换热器的防腐措施

3.1 工艺防腐

要想从本质上保证管壳式换热器的安全性和稳定性，一般情况下，要与实际情况相结合，做到具体问题具体分析。要有针对性的措施，对管壳式换热器的腐蚀现象进行处理。工艺防腐是比较常用的防治措施，在实际应用中，通过使用脱盐、注碱的方式，对防腐物质进行控制，要将腐蚀物质控制在最小的范围，以此保证管壳式换热器运行的安全性和稳定性。

3.2 加强设备材质

在具体问题具体分析后，就会发现，实际上存在诸多因素能够导致管壳式换热器的腐蚀现象增多。因此，如果只是单纯地采取一些不锈钢材质，对于防腐的基本要求恐怕难以满足。在这样的环境下，一定要结合具体的实际原因，对防腐现象问题进行综合分析以及合理有效地解决，还可以采用一些性能好的防腐材料，在运行过程中，保护管壳式换热器。

3.3 采用防腐表面工程技术

随着科学技术的不断发展，可以结合一些比较先进的技术手段，以此对管壳式换热器的腐蚀性问题进行解决和处理。利用先进的技术手段，在管壳式换热器的表层，有针对性地设置一层防腐层，这样既能起到预防效果，还能降低腐蚀的概率。

3.4 采用多样化的方式进行预防腐蚀

在管壳式换热器的使用中，对于出现腐蚀性的现象并没有具体的时间和地点。所以，预防远比治理更加科学。可以进行一些预防措施，尽量杜绝腐蚀现象的发生，以此使管壳式换热器能够正常有效地运转。首先，在操作过程中，要对腐蚀程度、腐蚀部位以及实际信息进行综合考量和分析，还要结合经济成本，以此来使管壳式换热器的材料质量达到一定的标准和相关要求得到保障。其次，要具体问题，具体分析，可以适当采用一些缓蚀剂，以此妥善处理腐蚀问题，使其更加科学性和合理性。

3.5 管壳式换热器操作控制

管壳式换热器在工作的时候，会采用喷管对容器中的气体和冷凝水进行彻底排出，然后在将冷流体注满容器，再将入口关闭，并向其逐渐注入热流体。在此操作过程中，要控制长度方向的温度梯度，最好每米控制在30.4℃左右。这种操作导致管子和壳体之间的热膨胀差保持在最小范围内。在停止时，要控制热流体的流动速度，最好缓慢减至到零。然后，将冷流体流动进行停止，以此使热流体的不等量收缩至最小。在停止工作时，利用干燥压缩空气使换热器里的流体全部排放出去，从而使在开停工作的过程中，使热应力减少到最低的状态，从而防止应力中发生腐蚀现象。

3.6 维修工艺的管控

在试压过程中，如若发现接头存在泄漏问题，相关工作人员要及时对接头进行修复。接头有胀管现象发生时，工作人员要对周围的管子进行二次胀管修复，以此防止缝隙出现。如果管子有泄漏的现象，要慎重选择堵管方法。需要更换管子要及时更换，以此防止比较大的温差应力和温度应力共同发生腐蚀现象。如果保温层出现破损现象，要尽快采用防止水分的施工方法对其进行修复。在使用化学清洗换热器的污垢时，在清洗后把残留液全部排出来，以此防止残留液腐蚀换热器的情况发生。

3.7 水处理工艺控制

再循环冷却淡水中，可以使用一定剂量的缓蚀剂降低腐蚀性能。在此操作中，要将组垢分散剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂相互配合使用。这样就会形成水质稳定剂。将阳极抑制剂和阴极抑制剂相互结合，可以在一定程度上增强防腐蚀效果。此外，水处理工业技术主要有软化、除氧、除铵、除磷酸盐等相关技术。根据这些技术的有效应用，可以使水中的酸碱度和氧气的含量得到控制，从而防止腐蚀现象的发生。

3.8 电化学保护

电化学保护包括阳极保护和阴极保护。阳极保护主要适用在换热器工艺物料中的一侧方向。在使用中，外加电流的作用下，阳极保护会使金属电位向正方向进行移动，金属钝化后转入钝化区域，以此使腐蚀速度有所降低。阴极保护主要和具有保护性能的涂层相互配合使用。

3.9 设计、制造以及安装工艺

在设计过程中，要使蒸汽放在管程侧方向，在使用过程中，防止高速气体流经壳程。要对蒸汽冷凝液中的溶解物质进行综合考虑，其中含有氧气和二氧化碳两种气体，在使用过程中，具有高强度的腐蚀性能。因此，在安装制造过程中，管排要稍微倾斜，以此使冷凝液可以及时地排除出去。

4 结语

综上所述，企业在使用管壳式换热器的过程中，要重视其在运行中出现的腐蚀性现象。在处理腐蚀性问题时，要具体问题具体分析，要制定出具有针对性强的预防措施，还要选择比较强的耐腐蚀性材料。除此之外，要和先进技术手段进行结合，既能预防管壳式换热器的腐蚀性，又能使管壳式换热器在运行中的安全性和稳定性得以保障。