换热器管束设备的防腐原理主要基于隔绝腐蚀介质、改变金属电化学性质、增强材料耐蚀性三大核心思路,通过多种技术手段阻断或减缓管束金属表面与腐蚀介质(如高温烟气、酸碱溶液、冷却水等)之间的电化学腐蚀或化学腐蚀反应,从而延长设备使用寿命、保障运行安全。
一、隔离腐蚀介质
通过在管束金属表面形成连续、致密的保护层,阻断腐蚀性介质(如酸、碱、盐、氯离子、溶解氧等)与金属基体的直接接触,从物理层面抑制腐蚀反应,从源头切断腐蚀反应的发生条件。
常见技术手段包括:
涂层防腐:在管束表面涂覆一层致密、耐蚀的隔离层,形成稳定的薄膜屏障,阻止介质渗透。
衬里防腐:主要用于管板或壳体,在碳钢基体上衬耐蚀材料,形成物理隔离层。
镀层防腐:通过电镀或化学镀在金属表面形成金属镀层,利用镀层的耐腐蚀性或牺牲性隔离基材。
二、抑制电化学腐蚀
换热器管束多为金属材质(如碳钢、不锈钢),在电解质环境(如含盐水、酸碱溶液)中易形成“腐蚀电池”(阳极溶解、阴极还原),导致金属锈蚀。防腐原理是利用电化学保护技术(如阴极保护、阳极保护),通过外加电流或牺牲阳极改变金属的电位,使其成为腐蚀电池中的阴极,从而停止或减缓电化学腐蚀过程。
1. 阴极保护
利用外加电流或牺牲阳极,使管束金属整体处于阴极极化状态,抑制阳极(金属溶解)反应。例如:在管束附近悬挂锌合金牺牲阳极,阳极优先溶解,释放电子保护管束金属不被腐蚀。
2. 缓蚀剂添加
向腐蚀介质中加入缓蚀剂,通过吸附、成膜或改变介质性质,抑制阴极或阳极反应。如在冷却水中添加铬酸盐,在金属表面形成钝化膜,阻止阳极溶解。
三、优化材质与结构
通过选择耐腐蚀材料生产制造管束或优化管束结构设计,减少金属与腐蚀介质的反应活性,从设备材质和结构本身提高抗腐蚀能力:
选用耐蚀材料:选用耐腐蚀材料(如钛合金、哈氏合金、不锈钢)制造管束,提高设备本身的抗腐蚀能力,降低化学或电化学腐蚀的可能性。
结构设计优化:避免管束表面出现缝隙、死角(如优化管板与管束的连接方式),减少介质滞留导致的局部腐蚀(如缝隙腐蚀、点蚀)。增加流速设计,减少沉积物附着(如结垢会引发垢下腐蚀)。
四、控制环境参数
通过调节介质的温度、pH值、氧含量等环境参数,破坏腐蚀反应的适宜条件,减缓腐蚀速率:
pH值调节:向酸性介质中加入中和剂(如氨水),将pH值控制在中性范围,降低氢离子对金属的侵蚀。
除氧处理:在循环冷却水中通过除氧器去除氧气,减少吸氧腐蚀(阴极反应为氧气还原)。
温度控制:部分腐蚀反应(如某些化学腐蚀)随温度升高速率加快,通过降温或保温设计控制反应环境。
换热器管束的防腐原理本质是通过隔离介质、抑制电化学反应、优化材质与环境等手段,打破腐蚀发生的“金属-介质-反应条件”三要素,从而实现设备的长效保护。实际应用中常结合多种技术(如“涂层+阴极保护”“材质升级+缓蚀剂”),针对具体腐蚀环境(如高温、高压、强酸碱)制定综合防腐方案。