列管式换热器管板的防腐保护

1、引言

列管式换热器是目前化工及其他行业生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管内流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。

随着列管式换热器的大量应用，因换热器的构造、材质、使用条件和冷却水质等因素的不同，经常导致管束、管口、管板处的腐蚀泄露问题，严重影响企业安全生产，泄漏物进入冷却水系统污染环境又造成物料浪费，严重时还会导致恶性事故。

2、管板腐蚀的原因及解决方法

2.1管板腐蚀原因

换热器渗漏是换热器使用中最为常见的设备问题，渗漏主要是腐蚀造成的，少部分是由于换热器选型和换热器本身的制造工艺缺陷，列管式换热器的腐蚀形式基本有两种：电化学腐蚀和化学腐蚀。列管式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。另外，换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。尤其是固定管板换热器, 还有温差应力, 管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效。

综上所述，影响换热器管板腐蚀的主要因素有：

（1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降；

（2）杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀；

（3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升 10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；

（4）ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大；

（5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。

2.2冷凝器管板腐蚀的解决方法

采用美嘉华技术产品进行防腐保护，其产品具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能，材料为100%固体，没有可挥发性物质，在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩，特别是材料良好的隔离双金属腐蚀和出色的耐冲刷性能，优异的防腐性能，从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏，可以为部件提供一个长久的保护涂层。

高分子复合材料是以高分子聚合物、金属或陶瓷超细粉末、纤维等为基料，在固化剂、固化促进剂的作用下复合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料。具备极强的粘接力、机械性能、和耐化学腐蚀等性能，因而广泛应用于金属设备的机械磨损、划伤、凹坑、裂缝、渗漏、铸造砂眼等的修复以及各种化学储罐、反应罐、冷凝器、管道等设备的化学防腐保护及修复。

l美嘉华高分子复合材料的优势：

（1）优异的附着性能，在光滑的钢表面附着力为295公斤/平方厘米。

（2）100%固体，没有收缩。

（3）极好的抗化学腐蚀、隔离双金属腐蚀性能。

（4）达到美国USDA认证，无毒、无害，不会对水质造成污染。

l管板保护操作工艺：

（1）工具及设备：喷砂设备、保护用的帆布或塑料布、软木塞、酒精或丙酮、刮刀、螺旋器、垃圾袋、手电钻、工作电源、橡胶手套、安全帽、防护眼镜、擦布、毛刷。

（2）步骤

第一步：打开冷凝器端盖

用吹风机和鼓风机吹干管子表面和里面的水，然后用软木塞塞住管口并遮挡住翻边，以确保喷砂处理时不损伤管口。

第二步：喷砂处理：在喷砂处理时用帆布和其它等遮挡一下，以免喷出的砂粒弄脏其它设备。喷砂时使用石英砂或金刚砂，它可以产生4密耳的表面而不会产生更多的灰尘，要一直打出基材金属本色。喷砂完毕后将软木塞取出。

第三步：溶液清洗：用丙酮把金属表面的杂质及油污清洗干净。

第四步：涂抹材料：先用美嘉华高分子修复材料金属修复材料把冷凝器管板内壁有坑的部位进行填平，以免在工作时水产生涡流，直至达到要求平面为准。然后把高分子流体保护材料均匀涂至整个被修复面。尤其注意面板与管子的接合处，以达到密封、堵漏的目的。

第五步：固化：按照材料的固化要求进行固化，固化完毕后即可投入生产运行。

电厂冷凝器管板的防腐保护：

以上修复采用美国阿克EE系列材料修复保护。阿克是世界唯一的，可以不用堵住管口，直接喷涂厂家，而且是一次成功。不但效果好，寿命长，因为比较厚，而且施工效率是其他公司的几倍。阿克在这方面有30年以上的经验，帮助世界上很多电力企业提高效率，节省了巨额燃料，减少了大量污染，为绿色生产做出了巨大的贡献。汽轮机叶片在高温，高压，高速条件下长期工作，如果冷凝器管板泄露，哪怕是一点点，会增加汽轮机叶片锈蚀，降低其效率。

阿克公司上世纪80年代，给前苏联做了很多核电冷凝器管板喷涂保护。提高整个电站效率7％以上，有些达到10％以上。他们老板告诉我：我仔细看了他们冷凝器管板，根本没有任何毛病，根本看不到有裂缝，或者腐蚀掉的地方。 基本上就是闭上眼睛，完成工作，但是客户吃惊的发现，整个电站的效率大大提高了很多，而他本人更吃惊。要提高或者保持电站的效率，保持汽轮机的效率是最重要的。而保持汽轮机效率，保证冷凝器不泄漏又是至关重要的。如果衡量汽轮机效率看汽轮机前后压力差是个方法，蒸汽通过汽轮机，压降越多，说明对汽轮机做功越多，效率也越高；相反，效率降低。 汽轮机出口到冷凝器出口，应该都是负压，因此冷凝器如果有少许泄漏，就会降低负压，这种降低会表现为，汽轮机出口反压（背压）增加，等于汽轮机排气阻力增加，压差降低，效率降低。因此电站对于任何规模的泄漏都很敏感。 最容易的泄漏就是管板，因此管板保护，绝不只是保护管板，可以带来有惊人的经济效益，社会效益，节能减排。汽轮机效率提高8％，可以节省燃料达35％！

化肥企业管板保护:

3. 应用案例

3.1甲胺换热器管板防腐保护

某化工工业园甲胺车间冷凝器管板因为循环水中物料腐蚀，造成了管板渗漏，企业采用传统方法将整个管板表面堆焊修复。因为焊接产生热应力，表面很容易产生二次腐蚀。通过技术交流，了解到我们公司管板保护技术后，并立即与我司展开合作。

采用美嘉华技术治理管板防腐渗漏，具有超强的粘着力，优异的抗腐蚀度等综合性能，产品性能优越，能极大的延长设备使用寿命，给企业解决了生产中的安全隐患，为企业节约了高额的维修或更换成本。

设备名称	冷凝器
设备参数	冷凝器型号：GB151-99       冷凝器净重：21055kg       换热面积：700㎡     管程 壳程 介质    循环水 三甲胺    温度   40 ℃ 110 ℃ 压力    0.6MPa 0.98 MPa 材质 碳钢 碳钢 配合方式 焊接
应用材料	美嘉华EE-121K高分子复合材料（美国阿克公司生产）
传统方法	拆卸焊补
效果对比   应用评估	传统方法		美嘉华技术产品		效益（节约）
	修复时间	7 天	修复时间	16 小时	直接	间接
	修复费用		修复费用		避免了再次停机、停产和安全隐患。	弥补了企业设备管理的不足和应急措施，优化了企业在资源、资金、环保、效益的提升力。
	使用效果	焊接产生热应力容易造成再次腐蚀渗漏。	使用效果	耐腐蚀材料有效保护管板，防止再次出现腐蚀渗漏
综合评估	美嘉华高分子复合材料和技术应用可以使企业在第一时间快速有效的现场修复，有效避免因设备的停机、停产而带来的效益损失；同时有效的避免因焊接产生的热应力造成的二次腐蚀渗漏，确保人身安全和企业损失，企业对修复使用效果非常满意。

施工步骤如下图：

3.2制冷机冷凝器管板防腐保护

在2011年5月，某集团结晶一厂利用美嘉华技术产品对LG制冷机组冷凝器管板腐蚀问题进行修复和保护工作，使用至今效果良好；通过对设备及时有效的修复保护为企业避免了巨大损失和节约了巨大资金投入，提高了企业经济效益。企业对保护效果非常满意，并且深刻意识到在设备管理中设备问题提前预防的重要性和必要性。

2012年3月结晶三分厂冰机检修时发现换热器管板因为循环水呈弱酸性，造成了管板渗漏，同时双金属腐蚀现象非常严重。企业自7月开始逐步采用美嘉华技术材料实施对现有冰机管板进行与保护，以防止设备出现串液渗漏造成设备安全隐患，同时通过与保护延长设备的有效使用寿命。

采用美嘉华技术治理管板防腐渗漏，具有超强的粘着力，优异的抗腐蚀度等综合性能，产品性能优越，能极大的延长设备使用寿命，给企业解决了生产中的安全隐患，为企业节约了高额的维修或更换成本。

设备名称	冷凝器
设备参数	管程：铜管1mm*16mm(壁厚*内径)，  管束间距：2-5mm； 管程：碳钢；   管板：直径1000mm，   管板保护面积：3㎡   管板厚度：30mm，   涨接口突出:2-3mm，   碳钢管板腐蚀：5-10mm，   平均腐蚀厚度5mm左右，最深处10mm，   蒸发器：换热面积104㎡   冷凝器：换热面积160㎡   管程压力：1.0Mpa、介质：工业循环水PH值6-7；   壳程压力：1.3Mpa、介质：R134A
应用材料	美嘉华2211F、EE-121K（美国阿克公司生产）高分子复合材料
传统方法	拆卸更换部件
效果对比  应用评估	传统方法		美嘉华技术产品		效益（节约）
	修复时间	2天	修复时间	4.5小时	直接	间接
	修复费用	几十万元	修复费用	2万元	避免了再次停机、停产和安全隐患以及更换部件巨额费用	弥补了企业设备管理的不足和应急措施，优化了企业在资源、资金、环保、效益的提升力
	使用效果	容易再次出现管板腐蚀现象	使用效果	耐腐蚀材料有效保护管板，防止再次出现腐蚀和双金属腐蚀
综合评估	美嘉华高分子复合材料和技术应用可以使企业在第一时间快速有效的现场修复，有效避免因设备的停机、停产而带来的效益损失，确保人身安全和企业损失，企业对修复使用效果非常满意。

施工步骤图片：

3.3高温管板防腐保护

      某化工企业的生产工艺过程是用天然气加热燃烧硫磺进行催化过程最终产生二硫化碳产品。硫磺在燃烧催化过程中由于催化不完全，有一定的残余原料在后端焚烧炉中进行二次催化过程，其中产生的废烟气通过余热回收器进行利用，为软化水进行加热产生蒸汽利用。废烟气中含有二氧化硫等成分，遇到蒸汽或水分会形成亚硫酸物质对管板和焊缝产生腐蚀，造成管板或焊缝处的渗漏现象，严重影响企业的连续化生产要求。
      2012年6月13日，美嘉华公司技术人员前往企业现场指导余热回收器的管板防腐蚀保护工作。通过前期的交流，企业提前准备了相关的材料及各类工具、辅料等，经过美嘉华技术工程师的现场指导，利用企业停机检修时间，采用美嘉华阿姆可（科贝3015-AL）耐高温高分子复合材料对管板喷涂保护，共用48小时完成两台余热回收器的管板防护工作，得到了企业的信赖，同时提高了企业人员快速维修、保护的综合能力。整个修复操作简便，避免了企业长时间停机修复和不安全因素，缩短了工期进度，确保按时开机生产。阿姆可（科贝3015-AL）耐高温高分子复合材料是含有无机陶瓷的水基涂层，有极好的耐热冲击，抗氧化，耐化学腐蚀性能，耐温可高达1200℉（648℃），这种材料可以粘附于锅炉，熔炉，旋转煅烧炉，干燥炉，烟囱及其它高温结构的钢铁和耐火材料上。可延长设备寿命，降低能耗，提高生产率。

设备名称	余热回收装置
设备参数	管板材质：16Mn   列管材质：304不锈钢  列管直径：Φ20mm  列管壁厚：3～4mm  列管长度：3.5m  换热面积：166.5m2  进口温度：500～600℃   出口温度：200～230℃  设备价值：20～30万  壳程介质：软化水  壳程压力：3.5kg  管程介质：水蒸气（主要是空气90%水分、少量二氧化硫等）亚硫酸  管程压力：微正压（0.1kg左右）
应用材料	美嘉华阿姆可科贝3015-AL耐高温高分子复合材料
传统方法	氩弧焊
效果对比 应用评估	传统方法		美嘉华技术产品		效益（节约）
	修复时间	一周左右	修复时间	24小时	直接	间接
	修复费用	三万元	修复费用	5000元	避免了再次停机、停产和安全隐患以及更换部件巨额费用	弥补了企业设备管理的不足和应急措施，优化了企业在资源、资金、环保、效益的提升力
	使用效果	受焊接应力影响容易再次出现管板腐蚀现象	使用效果	耐腐蚀材料有效保护管板，防止再次出现腐蚀
综合评估	美嘉华高分子复合材料和技术应用可以使企业在第一时间快速有效的现场修复，有效避免因设备的停机、停产而带来的效益损失，确保人身安全和企业损失，企业对修复使用效果非常满意。

施工步骤图片：

4、结语

以上是美嘉华技术在换热器管板防腐保护方面的应用，此外，美嘉华技术在换热器结垢清洗方面（使用福世泰克清洗剂对换热器结垢清洗）也得到了广泛应用，美嘉华系列技术德科乐电子除垢仪可以对换热器起到阻垢、除垢、防止黏泥藻类生长等效果，提高了换热器的换热效率、防止垢下腐蚀、延长了换热器的使用寿命。

    美嘉华技术以庞大的工业装备系统为核心，围绕设备的维修维护、节能降耗、效能提升、环境保护、安全保障五大方面开展系列工作，为企业服务，在与企业达成全面合作的基础上，进行战略合作，以此来提高企业的设备管理水平，使得企业设备得以高效运转，实现效益最大化。