化工机械优化设计
霍银龙
摘 要：作为化工机械设备运维管理的核心内容，腐蚀问题会对化工机械设备的质量产生严重破坏，会逐步使其丧失原有的运行功能，甚至可能会引发比较严重的化工生产安全事故，加强化工机械设备的防腐设计和维护力度具有重要现实意义。本文以换热器为例，着重就其防腐优化设计与维护策略进行了探讨，希望为新时期我国化工机械设备的优化设计和运行维护管理提供参考。
关键词：化工机械设备；换热器；防腐设计；维护方法
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.046
在我国化工产业飞速发展的今天，化工企业所配备的化工机械设备越来越多的同时，对设备运维管理提出了越来越高的要求与标准。换热器作为化工行业中普遍采用的一种热能交换热备，在调节化工生产环境温度方面发挥着至关重要的作用，但是其自身的工作条件比较恶劣，工作介质构成也比较繁杂，致使其常常出现比较严重的腐蚀问题。因此，如何才能有效地提升换热器等化工机械设备的防腐性能值得进行深入探究。
1 换热器腐蚀的成因分析
换热器又称热交换器，其通过冷流体和热流体之间对流的热量传递来达到平衡化工机械设备内部环境温度的目的，但是其自身性质和工作环境决定了其容易出现腐蚀问题。从成因角度来看，换热器腐蚀的成因主要包括如下几个方面，即：（1）换热器金属构件出现比较严重的局部腐蚀损坏，这主要是由于固体、液体或气态的腐蚀媒介在换热器构件的表面具有相对较快的流动性，这时候高速流体会对换热器局部表面产生冲刷和腐蚀破坏；（2）电化学腐蚀。在换热器使用的过程中，其换热管表面会随着使用时间的延长而堆积比较多的化学物质沉淀，此时如果沉积物本身存在间隙或裂缝，那么就可能会因缝隙内外部氧的差异性而发生电化学腐蚀，这时候阴极产物为具有腐蚀性的酸性溶液，这进一步加剧了沉积物缝隙内外部的电化学反应，进而产生了比较严重的连锁腐蚀问题。（3）水质引发的腐蚀问题。在换热器中，水是比较常用的一种工作介质，其对换热器造成的腐蚀问题同样不容忽视，具体表现在如果水质具有很高的溶解氧含量，相应的PH值偏低，或者含有比较高的氯离子含量，那么在其应用于换热器换热管的过程中，就容易和换热器发生化学腐蚀或电化学腐蚀反应而引发腐蚀问题。
2 换热器腐蚀的优化设计与维护策略
2.1 换热器腐蚀的优化设计
基于上述分析，可知换热器出现腐蚀的成因，但是归根结底在于换热器的元件和外部介质之间发生了引发腐蚀问题的化学反应或电化学反应，所以为了有效地增强换热器的防腐性能，在对其进行设计过程中，要立足于隔绝换热器和外界环境发生化学或电化学反应，具体优化设计对策可以从如下几个方面入手：
（1）增设防腐涂料层。为了避免换热器的金属构件和各种腐蚀介质出现直接接触的情况，可以在换热器金属构件的表面增设一层防腐保护层来提升其抗腐蚀性。在当前的防腐涂料层设计过程中，主要采用防溶剂涂料、高温涂料等，但是考虑到渗铝和镀锌涂料层本身质量的差异性，必须要结合实际的情况来选择符合防腐规定和要求的材料。一般无机涂料层和换热器金属构件直接可以形成一层避免腐蚀的保护屏障，具体施工工艺主要包括包镀、电镀、蒸汽镀、热浸和火焰喷涂等；而无机涂层施工工艺主要包括喷涂、渗镀和化学转化等。但是需要注意的是，无论是无机涂层还是金属涂层，均需要确保其涂层整体的完整性，避免存在微孔等缺陷，否则可能会加剧金属局部的腐蚀速度。因此，在涂层设计和施工中，必须要确保其表面的光滑性和平整性，不可存在针孔、裂纹或麻点；涂抹次数要结合实际的涂层厚度来综合考虑，一般底漆和面漆的层数以2和4为宜。
（2）提高循环水的PH值。考虑到换热器中过低PH值的水容易加剧阴极溶解氧的反应，所以适当提升循环水的PH值，那么可以降低换热器金属部件出现腐蚀的速率，但是过大碱性会使其在过高温度下和两性金属发生反应，比如铁可能会生成铁酸盐，此时同样会使金屬出现腐蚀，所以必要在设计换热器循环水的时候，对其PH值进行合理设计。
（3）考虑到换热器中的沉积物堆积也会引发腐蚀问题，所以可以在换热器中适当添加一些缓蚀剂来控制换热器的腐蚀速率，必要的时候可以结合阻垢剂来在阻垢的同时达到防腐的目的，比如磷酸盐、聚磷酸盐、水玻璃和有机多元磷酸等均是比较常见的缓蚀剂。
2.2 换热器腐蚀的维护策略
除了从设计角度来对换热器等化工机械设备腐蚀问题进行防控之外，还要注意强化相关设备的运行维护管理，具体就是要使换热器始终处于正常运行工况下，避免其出现偏离预定设计规定和使用要求的情况，比如过高流速或温度均可能会加剧换热器设备的腐蚀，所以加强其运行维护管理具有重要意义。为了避免换热器出现过多沉积物而堵塞管路，或者存在微生物的聚集而引发腐蚀问题，相关人员需要结合换热器的实际工作条件来对相关换热管等管路进行反复冲洗，具体可以采用机械清洗或化学清洗等施工工艺，及时处理那些因污垢或微生物繁殖所造成的腐蚀问题；要定期检修和维护关键的换热器部件，及时更换那些出现破损的部件，避免诱发比较严重的腐蚀问题。
总之，换热器等化工机械设备是我国化学产业得以稳步发展的物质基础，其运行质量直接决定化工产业发展的速度。考虑到其在使用过程中容易出现腐蚀问题，所以必须要在防腐优化设计的基础上，合理设计防腐保护层，选择恰当的水质、缓蚀剂和阻垢剂，同时还要做好其定期检修和维护管理，从而全面提升换热器等化工机械设备的防腐性能。
参考文献：
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