（淮南电力检修公司 安徽省淮南市 232000）
摘要：板式热交换器具有换热效率高，物料流阻损失小，结构紧凑，温度控制灵敏、操作弹性大，装拆方便，使用寿命长等特点，所以有效的延长板式热交换器的使用寿命和保证其换热效率对电力生产尤为重要。通过对国内火电厂、核电厂长周期运行后的板式热交换器解体检查发现，影响板式换热器换热效率最大因素就是板片的腐蚀。腐蚀不仅是板式换热器失效的重要的原因,而且还是普遍存在的。如果能够解决好腐蚀问题,就等于解决了板式换热器损坏的根本原因。通过查阅资料和总结经验，板式换热器板片的防腐方法主要有1、使金属表面与环境介质隔离;2、改善环境,使阳极或阴极反应在可控制范围内;3、使用高耐腐蚀金属等。
关键词：板式换热器；腐蚀；防腐方法
板式换热器腐蚀原因分析
金属腐蚀是指在周围介质的化学或电化学的作用下,并且经常是在和物理、机械或生物学因素的共同作用下金属产生的破坏,也即金属在它所处环境的作用下所产生破坏。板式换热器几种常见的腐蚀破坏类型:均匀腐蚀, 在整个暴露于介质的表面上,或者在较大的面积上产生的,宏观上均匀的腐蚀破坏叫均匀腐蚀。接触腐蚀,两种电位不同的金属或合金互相接触,并浸于电解质溶解质溶液中,它们之间就有电流通过,电位正的金属腐蚀速度降低,电位负的金属腐蚀速度增加。选择性腐蚀,合金中某一元素由于腐蚀,优先进入介质的现象称为选择性腐蚀。孔蚀,集中在金属表面个别小点上深度较大的腐蚀称为孔蚀,或称小孔腐蚀、点蚀。缝隙腐蚀,在金属表面的缝隙和被覆盖的部位会产生剧烈的缝隙腐蚀。冲刷腐蚀,冲刷腐蚀是由于介质和金属表面之间的相对运动而使腐蚀过程加速的一种腐蚀。
电厂里使用最多的冷却介质是各种工业用水。影响金属腐蚀的因素很多,主要的几个因素及其对几种常用金属的影响:
溶解氧,水中的溶解氧是参加阴极过程的氧化剂,因此它一般促进腐蚀。当水中氧的浓度不均匀时,将形成氧的浓差电池,造成局部腐蚀。对碳钢、低合金钢、铜合金和某些牌号的不锈钢而言,熔解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因素。
其他溶解气体, 在水中无氧时CO2将导致铜和钢的腐蚀,但不促进铝的腐蚀。微量的氨腐蚀铜合金,但对铝和钢没有影响。H2S促进铜和钢的腐蚀,但对铝无影响。SO2降低了水的pH值,增加了水对金属的腐蚀性。
硬度,一般说来,淡水的硬度增高对铜、锌、铅和钢等金属的腐蚀减小。非常软的水腐蚀性很强,在这种水中,不宜用铜、铅、锌。相反,铅在软水中耐蚀,在硬度高的水中产生孔蚀。
pH值,钢在pH>11的水中腐蚀较小,pH<7时腐蚀增大。
离子的影响,氯离子可以破坏不锈钢等钝化金属的表面,诱发孔蚀或SCC。
结垢的影响,淡水中的CaCO3垢。CaCO3垢层对传热不利,但是有利于防止腐蚀。此外金属在有传热和没有传热的条件下,腐蚀行为是不相同的。一般说来,传热使金属的腐蚀加剧,特别是在有沸腾、汽化或过热的条件下更明显。在不同介质中,或对不同的金属,传热的影响也不相同。
板式换热器的板片当水中〔CI -〕浓度较高时就会产生腐蚀现象，以及清洗时的板片表面损伤会加剧腐蚀速率。最终导致板片表面的氧化膜保护层在结构上存在不连续、不均匀、不完整等缺陷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在有缺陷的地方由于电位低而使该处金属成为阳极,钝化的区域电位高,该处金属成为阴极从而形成局部电池,腐蚀过程得以进行
阳极:2Fe -4e →2Fe2 +
阴极:O2+2H2O + 4e →4OH
这就是最开始的反应,结果造成阳极区金属溶解而形成一些“小坑”,此时,由于水中富含氯离子,带正电的阳极区自然会吸附氯离子。随着阳极小坑内氯离子的不断吸附和聚集,又发生了以下的反应：
Fe2 ++ 2Cl -→FeCl2，
FeCl2 + 2H2O →Fe (OH)2+2H+ +2CI 4Fe，
(OH)2+O2 +2H2O →4Fe (OH) 3
这样在阳极小坑内产生了H+ ,腐蚀的结果不但没有减少氯离子,反而使其得到还原,同时由于H+的不断增多,阳极小坑内的pH值不断下降,腐蚀速度大大提高,造成阳极小坑越来越深,最终导致只有零点几个厚的板片腐蚀穿孔而造成内漏。
防护措施：
(1)不锈钢产生氯离子点蚀是需要一定条件的,当水中氯离子浓度小于2μg/ g时,点蚀就难以产生,因此,控制水中氯离子浓度不超标是防止不锈钢板片发生点蚀最有效、最根本的办法。
(2)清洗板片结疤时,由于方法不当而造成板片表面受损,破坏了原有的保护膜,增大了表面粗糙度,将大大地提高腐蚀速度。因此,不能用利器刮除板片表面的结疤,更不能使用含有盐酸成分的清洗剂,这种做法的结果是:板片清洗得很干净,看上去很新,但板片表面没有光泽,手感很粗糙,这种做法对板片的危害很大,应该禁止。
总结(1)板式换热器是由于氯离子点蚀造成内漏。
(2)冷却水中氯离子浓度超标是引起点蚀的直接原因;
(3)使用合格的冷却水是防止板片产生点蚀最有效、最根本的办法;
(4)清洗板片时,不能让板片表面受损,这是减少腐蚀,延长板片使用寿命的可行办法,尤其是不能使用含有盐酸成分的清洗剂;
(5)对已经穿孔的板片不应进行补焊。原因由于存在应力集中,会加速该板片的腐蚀,从而使换热器内漏速度加快,对整台换热器的寿命而言是不利的,故不提倡继续使用补焊后的板片。
防腐方法
知道了板式换热器各种腐蚀的原因,合理的选择防腐措施,才能达到高效利用设备的目的。由于不同板式换热器工作环境(温度、压力、介质以及介质流速等)不同,设计时选用的材质和板式换热器结构不同,换热面腐蚀失效的主要形式也往往不同。因此,防止腐蚀的技术方法也不同,从而导致换热面表面处理方法的多样性和复杂性。但大多数控制腐蚀的方法均围绕以下几种思路进行:①使金属表面与环境介质隔离;②改善环境,使阳极或阴极反应在可控制范围内;③使用高耐腐蚀金属。到目前为止,国内外对板式换热器表面防腐处理的技术主要有: ①涂敷耐蚀涂料;②电化学保护;③添加缓蚀剂;④渗、镀耐蚀层;⑤综合技术方法等5种方法。
本文主要对板式换热器结构、特点、腐蚀原因及其防腐方法进行分析。但由于笔者的水平有限，许多方面考虑得不够深入，，请大家多多指出，以达到共同学习，共同进步的目的。
参考文献：
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[3]张洪彦，板式换热器的工作特点及应用
[4]赵晓文，苏俊林 板式换热器的研究现状及进展
[5]解野 董宇，换热器的防腐和维护-工业设计
作者简介：沈杰（1984-09），男，汉族，籍贯：安徽省淮南市，当前职务：技术员，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：核电、火电电力设备质量控制
论文作者:沈杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：金属论文; 阳极论文; 板式换热器论文; 水中论文; 介质论文; 表面论文; 热交换器论文; 《电力设备》2017年第27期论文;