涂料和牺牲阳极综合保护法在换热器上的应用.doc

《涂料和牺牲阳极综合保护法在换热器上的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《涂料和牺牲阳极综合保护法在换热器上的应用.doc（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、换热器 ; ( 中石化洛阳工程有限公司，河南 洛阳 471003) ; 摘要:换热器是石油化工行业的重要设备，它的腐蚀及保护对设备的长周期运行有着重要的意义; 由于近年来加工原油中的硫、酸及杂质含量越来越高，对炼油换热设备的防腐蚀性能及材料的选择提出了更高的要求。文章对采用专用涂料与牺牲阳极综合保护法进行了阐述，该方法工艺方案和特点是: 表面处理要彻底，合理选取保护电流密度，按设计要求确定阳极块，控制好湿度和温度，涂料施工严格按照SHY 99 涂料工艺进行，确保综合防护的效果。 ; 关键词:换热器 牺牲阳极 防腐涂料 ; 中图分类号:TQ639 2 文献标识码:B 文章编号:1007 015X

2、(2012)05 0047 02 ; 目前国内石油、化纤、冶金、发电等企业的冷换器设备经常由于水垢、腐蚀产物和腐蚀物黏泥造成冷换器堵塞，致使传热系数下降，是冷却水系统中最常见的问题。由于碳酸盐垢的导热系数只有碳钢的1%左右，直接影响到了换热效率，增加了系统的压力降。垢下腐蚀也常常缩短设备的寿命，造成的经济损失十分惊人。其次，每次停工检修时还要投入大量的人力物力疏通结垢和腐蚀产物，清洗等一系列的维修工作量十分繁杂，解决碳钢水冷器的腐蚀问题变得极有必要。 ; 1 防腐蚀措施 ; 目前，冷换设备上应用较多的防腐蚀技术是提高设备的材质和涂敷防腐蚀涂料，但提高设备材质会大幅度提高建设成本。防腐蚀涂层虽具

3、有良好的防腐蚀性能，但单一的防腐蚀涂层由于其在金属表面的附着能力和涂层厚度的不同，会存在一定的缺陷，而使用涂料与牺牲阳极联合保护法，能很好的解决此问题。 ; 1 1 牺牲阳极保护 ; 牺牲阳极的阴极保护法是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属，如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗，释放出的电流供给作为阴极的被保护金属构筑物。 ; 牺牲阳极的阴极保护技术在国内冷换设备中已开始应用并逐渐得到推广，但单纯的牺牲阳极保护，由于电流所能到达的地方有限，其保护面积也有限，只适合于小型换热器。随着设备的大型化，一方面要大量的消耗阳极块，增加成本，影响了保护年限( 这是由于冷

4、换设备安装阳极块数量有限的缘故) ; 另一方面由于冷换设备形状复杂，难以保证电流的保护均匀性及保护深度，从而导致保护失效。如果把涂料防腐蚀与牺牲阳极保护结合起来，就可避免上述现象。这是由于被保护的碳钢基体形成了大阴极，减弱了冷换设备的形状复杂性，使得保护电流均匀，保护深度加深，同时即使涂料有局部破损，被保护的面积也较小，所要消耗的阳极块数量也大大减少。 ; 1 2 换热器综合防腐蚀保护方法 ; 对于换热器筒体防腐蚀，如果只采用涂料防护或者镍磷镀防护。在装换热器芯子时，很容易造成防腐蚀层破坏，形成大阴极及小阳极现象，从而加速设备的腐蚀。为避免这种现象，需对换热器筒体进行牺牲阳极保护，即使防腐蚀层

5、脱落也可以保护设备。该部位是气液两相区，在气态时不产生电化学腐蚀，因此传统的牺牲阳极无法发生作用。在液态环境中，由于冷凝区域出现的液体水较少，分布不是很均匀，无法达到牺牲阳极的目的，因而设备无法得到保护。综合防腐蚀保护技术的最大优点是可以根据换热器不同部位所处的腐蚀环境不同，对其采用不同的防腐蚀方法，具有较高的灵活性，从而降低成本，所以得到了广泛的应用。例如采用喷铝加高温涂料封孔技术，即整个筒体内采用喷铝技术整体封闭，冷凝区域出现的液体水较少，当局部出现涂料破损时铝材能够起到牺牲阳极的作用。即使在装换热器芯子时，出现部分破损，也不会被腐蚀。而对于循环水走壳层的设备，采用带状的牺牲阳极块，可以避

6、免因阳极块的安装导致流量的变化。 ; 2 换热器综合保护在炼油厂的应用 ; 2 1 换热器综合防护技术方案 ; 冷换设备腐蚀结垢最严重部位通常在距管口1 1. 5 m 处，单纯的电化学保护距离为距管口0. 2 0. 3 m 处，如果对整台设备进行涂料防腐蚀再在两端设计安装牺牲阳极块，保护深度可达到距管口2 2. 5 m，这样整台设备就能很好的被保护起来。牺牲阳极块经常采用耐高温的Mg 合金，并将其浇铸成方便安装、释放电流效率高的形状，安装在封头内隔板上( 焊接或螺栓连接) 。为了增大冷换器管内的保护效果，将封头内壁包括隔板及换热器管束涂刷换热器专用防腐蚀涂料SHY-99，使保护电流集中于冷换器

7、管内部分，在电化学保护电流作用下使管内腐蚀及结垢减轻或停止。采用该技术后，可使冷却水的水垢明显减少，改善冷却效果，节省大量冷却水; 同时也可节省使用药剂的费用，所以经济效益十分可观。冷换设备的阳极块的数量要根据保护设备的大小、年限、保护电流、介质状况及设备的结构来计算阳极块的数量及分布。阳极块的形状及规格也可以根据设备情况进行设计。 ; 2 2 换热器综合防腐蚀保护施工工艺 ; 为了确保施工质量，并使施工能按期保质保量完成，施工应严格按照以下顺序进行: ; ( 1) 对需阴极保护的冷换器，首先进行表面除锈处理，除锈方法可采用喷砂或化学除锈。金属表面应无油污、灰尘和无锈迹，除锈等级应达到Sa2.

8、 5 级或St3. 0 级。对有旧涂层的金属表面，还应除去旧涂层、锈层、油污及灰尘等; ( 2) 按照设计要求预埋阳极块固定螺栓或焊接牺牲阳极块; ; ( 3) 施工期间湿度应不高于75%，温度15 25 为最佳温度; ( 4) 涂料应采用换热器专用防腐涂料SHY-99。对表面处理过的设备进行涂料施工，涂料施工严格按照SHY-99 涂料工艺进行施工。 ; ( 5) 牺牲阳极采用焊接或螺栓连接的方法，焊接可使阳极固定更加牢靠，而螺栓连接在检修时易对阳极块进行更换。对安装后的牺牲阳极应仔细检查，确保安装牢靠、接触良好。 ; 3 总结 ; 采用涂料与牺牲阳极的联合保护方法，对换热器的防腐蚀具有很高的

9、可靠性和满意的寿命。喷砂除锈要达到足够的粗糙度，采用SHY 99 专用防腐蚀涂料，控制涂膜厚度; 合理选取保护电流密度，准确计算阳极发生电流，确定阳极用量，正确安装阳极。( 编辑：寇岱清) 文章关键词：参考链接： 化学镀Ni-P技术在国内石化行业的开发应用;起源于1980年代中后期,其目的是使Ni-P合金作;为耐蚀性保护层应用于容器、换热器、反应釜、管道、;泵与阀等。由于换热器是石化厂最大宗设备,而且;损耗与更新量最大,因而将换热器采用Ni-P镀层成;为防腐蚀工作的主攻方向。1990年代金陵石化、大;庆石化等单位对中大型换热器化学镀Ni-P合金进;行了工业化生产,广泛应用于石化厂,取得了显著效

10、;益1。上海石化下属某公司于1990年代后期从某;大学技术转让自催化化学镀Ni-P技术,主要对炼化;系统换热器管束内外进行镀覆。 ;换热器镀覆Ni-P合金有光滑的表面,防垢防腐;性能比有机涂层更佳,而且有传热效率高,检修时可;用蒸气吹扫等优点。但是换热器面积大、L(长)/D;(径)比大、管束细长,对于化学镀Ni-P来说,预处理;的好坏与镀液的均质性、施镀工艺的控制将成为决;定换热器镀层质量的关键,也相应成为其耐蚀性能;和使用寿Ni-P镀层有好有坏命的关键。从实际使;用效果来看,换热器Ni-P镀层有好有坏,除了使用;不合理、管理不善外,也不乏由于施镀工艺不当造成;的质量问题2。为此本文针对换热器

11、Ni-P化学镀;层的设计与施工存在问题进行讨论,以便对Ni-P镀;层耐蚀可靠性有一个正确的评价。 ;1 化学镀Ni-P合金的耐蚀性机理3 ;化学镀Ni-P合金是通过镍盐与次亚磷酸盐起;氧化还原反应,在金属表面上自催化作用沉积Ni-P;镀层。反应式为: ; ;Ni-P合金耐蚀性大大优于碳钢,甚至超过不锈;钢,主要由于: ;(1)化学镀Ni-P合金P含量为10%12%(质;量分数)时镀层具有非晶态结构,没有晶界位错,无;成分偏析等,结构均匀的表面在腐蚀介质中不易形;成微电池。 ;(2)化学镀Ni-P合金在腐蚀介质中极易形成;致密的钝化膜,若受到破坏能自行修复。 ;(3);Ni-P合金稳定电位较正,

12、在许多腐蚀介质中很稳定。 但是Ni-P合金化学镀过程中由于有氢气析出,;镀层容易产生针孔,这样就会与基体碳钢形成孔蚀型的电偶腐蚀。当然镀层较簿、粗糙与结合力差等缺陷也将影响耐蚀性。 ;2 换热器Ni-P化学镀施工工艺简析 ;2.1 换热器Ni-P化学镀工艺流程 ;清理与准备 碱洗 热水洗 冷水洗 酸洗 ;水洗 高压水射流清洗 活化 化学镀 水洗 钝;化 水洗 干燥 检验。 ;2.2 管束內表面Ni-P化学镀工艺步骤 ;(1)试压 ;(2)管口清理 边角打磨圆滑,露出金属本色;(因为待镀表面的缺陷会在镀层出现,镀层外观更取;决于镀前工件的平整度); ;(3)安装临时封头 接好循环泵与临时管线,;

13、将管束斜靠在架子上,使酸碱液与镀液能均匀地全;部浸润需镀表面,使底部不产生涡流,顶部无死角; ;(4)循环碱洗除油 含润湿剂的碱性溶液,70;80,循环2;h,用氮气退碱液; ;(5)循环水洗 先热水洗再冷水洗,数分钟,测;pH=7,停止水洗,用氮气退出清水; ;(6)循环酸洗除锈 含缓蚀剂的盐酸溶液,常;温循环10;min,快速用氮气退酸; ;(7)水洗 先清水洗,拆临时封头,再用高压水;射流清洗每根管子内表面; ;(8)活化 装封头,用泵打含缓蚀剂的盐酸溶;液活化,1;min,快速用氮气退酸液; ;(9)循环水洗 同时壳程通蒸气与绝热材料保;温,用氮气退出清水; ;(10)循环化学镀 工艺

14、指标为:镍离子4.55;g/L,温度8590,pH值44.5,装载量12;dm2/L,镀速710 m/h,可采用自配化镀液,通常;将检验合格的化学药品包括硫酸镍、次亚磷酸钠、络;合剂、缓冲剂、稳定剂与光亮剂等依次加入容器,配;制成去离子水溶液,调整pH值至所需值待用。通;常采用的商品化学镀液以浓缩液提供,浓缩液有;ABC三液,A液组成为镍盐缓冲剂等,B液组成为;次亚磷酸盐络合剂稳定剂等,C液组成为pH调整;剂等。按供应方提供的方法进行配制与操作,在施;镀中由于消耗,按比例分别添加A液与C液,以补;充镀液成分与调整pH值,每半小时测pH值和镍;离子含量,按测定值决定添加A液与C液。通过测;量试片

15、镀层厚度或计算镍离子消耗量,确定终止施;镀时间,氮气退镀液; (11)循环水洗 使溢流水呈中性; (12)循环钝化 用重铬酸钾溶液钝化,氮气;退钝化液; (13)循环水洗 使溢流水呈中性; (14)检验 2.3 管束外表面Ni-P化学镀工艺步骤 (1)试压; (2)清理 手工机械清理隔板和;支承板等; (3)用临时封头将管程封死; (4)清;理镀槽、行车及吊装用具; (5)槽内碱洗; (6);吊出管束用高压水射流清洗; (7)槽内酸洗; (8)吊出管束用高压水射流清洗; (9)槽内活化;(10)槽内化学镀; (11)槽内水洗; (12)槽内;钝化; (13)槽内水洗; (14)检验。 3 Ni

16、-P化学镀层质量与耐蚀性分析 Ni-P化学镀层耐蚀性与其施镀工艺及镀层质;量密切相关。主要有以下几方面: (1)镀层厚度 Ni-P镀层厚度与应用要求有;关。石化换热器主要用于防腐蚀与防冲蚀目的,当;镀层太簿时,不但其耐介质侵蚀与冲蚀能力相对较;低,而且因孔隙率相对较高,介质容易渗透。所以为;提高耐用性希望达到较厚的镀层。但实际上由于施;镀工艺要消耗较多的镍盐、次亚磷酸盐等化学品,以;及增加能量与人工,而希望采用较簿的镀层,故从可;靠性与经济性综合考虑,根据实际使用环境与设备;工况,提出了不同的镀层厚度要求。如根据GB/;T13931-1992附录C对于较弱的腐蚀环境,镀层;厚度为10 m,对于

17、中等的腐蚀环境,镀层厚度为;1025 m,对于恶劣的腐蚀环境,镀层厚度为50; m,国内石化换热器Ni-P镀层厚度常控制在50; m,但根据欧美文献,对于化工或石油应用的通常;Ni-P镀层厚度应比75 m更大,甚至强调对于耐蚀;性应用75 m镀层厚度为最低限度4-5。而实际上;在施工现场,对Ni-P镀层厚度大于的50 m要求,;尤其对换热器管束内壁一般很难达到,这是因为对;换热面积大,L/D比大,管束细长,又形状复杂的设;备,施镀难度较大。由于化学镀Ni-P一般沉积速度;较慢,约为710 m/h;,并且随施镀时间延长,镀;速越来越慢,在一般条件下,施镀过程中又较难调整;工艺参数,加之镀液固有的

18、不稳定性,自行分解倾向;较大,诸如镀液温度太低、pH值太低、镍离子和还;原剂浓度偏低、稳定剂浓度过高、表面活化不好以及;金属离子污染等均会造成镀速过低,甚至无镀速。;这样,;Ni-P镀层厚度太簿,达不到50 m;,即使达;到50 m也常常使换热器早期失效。 (2)镀层针孔 Ni-P镀层由于化学镀过程有;氢气析出,不可避免总存在针孔,一旦电介质侵入,;就会产生电偶腐蚀。Ni-P合金与碳钢在自来水中;电位差为650;mV,在3.5%;NaCl+H2S中为380;mV,因为Ni-P合金较碳钢电位正,在Ni-P镀层局;部有针孔时,存在大阴极小阳极情况下,促发针孔处;钢基体点蚀穿透。尤其在含Cl-的介质

19、中,Ni-P合;金更容易发生电偶腐蚀。所以Ni-P镀层应当做到;无针孔与无缺陷才能有好的防护功能。但实际施工;工艺中,如预处理表面粗糙,活化液重复利用次数太;多等,使Fe3+增多,镀液过滤不良,含有金属杂质与;有机杂质及悬浮物污染,槽负载过大及搅拌不充分;等等均会造成镀层多针孔。 (3)镀层粗糙 换热器管束内外镀层粗糙,除;影响外观外,主要的危害是生产中的物料或介质在;其表面沉积结垢,导致垢下腐蚀或闭塞区腐蚀,而且;镀层粗糙面谷底镀层较峰顶簿,也容易点蚀穿孔。;Ni-P镀层粗糙原因与施镀工艺直接有关,包括表面;预处理、清洗不充分,如经喷砂表面粗糙,镀层过滤;不良,带入沾污微粒,工艺用水污染,施

20、镀中pH值;过高,搅拌不充分,蒸气加热控制不当造成局部过;热,以及络合剂与稳定剂浓度偏低等都会造成镀层;粗糙。此外,槽镀时工件的朝上表面一般均较其它;部位粗糙。 (4)镀层磷含量 一般认为从高P( 10%)组;成降为中P(5%9%)组成,甚至低P( 4%)组;成,由于稳定电位趋向变负,其耐蚀性也将随磷含量;减少而降低。除考虑镀层总体P含量外,还应考虑;Ni-P同一镀层沿纵向与横向上P含量变化对耐蚀;性的影响。镀层P含量过低,不仅使内应力增大,;也易发生均匀腐蚀。镀层磷含量低与施镀工艺有;关,主要有镀液pH值过大、温度过高、镀液配比不;当与镀液陈旧等。 (5)镀层结合力 换热器Ni-P镀层结合力

21、差,;将在高速流体冲刷下产生剥落腐蚀。镀层结合力差;与工件表面预处理及镀液被污染有关。如工件镀前;有浮锈,除油与酸洗不良,此外镀液被金属离子或有;机物污染、镀液陈旧、施镀温度波动均会影响镀层结;合力,热处理不当也可能造成镀层结合力不良。 (6)镀层不均匀 镀层不均匀或不完整将在使;用中产生局部腐蚀,这完全与预处理与施镀工艺有;关,清洗不当、活化欠缺、镀液被污染、镀液温度与;pH值超过规定等均会造成镀层不均匀。 (7)镀层晦暗 换热器Ni-P镀层晦暗在使用;中易产生全面腐蚀,其主要原因为镀前处理不充分,;镀液被有机物或金属离子污染,镀液pH值与温度;过低、镍离子与还原剂浓度太低等。 4 提高换热

22、器Ni-P镀层耐蚀性的对策 (1)换热器化学镀Ni-P合金应是新制作的设;备,经使用并维修过的换热器管束内外表面不仅嵌;有残留脏物,而且还附着腐蚀产物,虽然可进行清洗;处理,但难于确保镀前预处理质量,从而造成镀层针;孔起泡、附着力差等毛病。 (2)加强镀前换热器的检查与试压。 (3)镀前换热器管口清除焊渣与飞溅物,边角;打磨圆滑。 (4)镀前对换热器进行彻底清洗,改进与优化;碱洗除油、酸洗除锈与活化工艺,尽可能避免喷砂除;锈,碱洗后表面无油渍不挂水滴,酸洗后表面呈灰白;色金属本色。 (5)镀层设计厚度应达到75 m。 (6);Ni-P镀层P含量应在10%12%范围。 (7)化学镀用水应采用去离

23、子水。 (8)化学镀组成除硫酸镍与次亚磷酸钠采用工;业级优质品、氨水采用工业级外,其余药品均应采用;试剂级。 (9)化学镀过程中应严格控制温度与pH值达;到最佳范围,pH值应采用pH计测量(pH试纸有;误差),采用精密温度控制计,进出口温差2。 (10)防止镀液被污染,施镀中用过滤机连续循;环过滤,过滤精度为1 m,定期更换滤袋与滤芯。 (11)施镀过程要用氮气充分搅拌。 (12)加强镀液的分析与调整,施镀中应及时添;加补充液或更新旧液,保持镀液的正确配比。 (13)保持一定的镀速与装载量。 (14)对镀槽、循环泵及管路内壁必须定期用硝;酸清洗。 (15)槽镀时对管束的朝上方向应经常变动。 (

24、16)采用重铬酸盐溶液钝化以提高耐蚀性。 (17)建议采用Ni-W-P、Ni-Mo-P三元合金化;学镀,以提高耐蚀性。 (18)建议Ni-P镀层可先化学活化再涂氟涂;层,经烘烤处理,提高耐蚀性与适用范围。 (19)建议如有较大烘房条件,可对经化学镀;Ni-P换热器再经200 2;h烘烤,以便增进镀层;与基体的附着力,提高硬度,提高抗冲蚀性能,以及;消除应力及可能产生的氢脆。 (20)加强对镀层质量的检测,等。 5 Ni-P镀层换热器使用的可靠性分析 现场大检修曾发现在延迟焦化装置操作温度;260340的若干台蜡油/原料油与重蜡油/原料;油的换热器,经半年使用后Ni-P镀层腐蚀剥离。这;些换热器

25、原应选用18-8不锈钢,抗高温硫腐蚀,后;为节约投资,由中石化某设计院推荐选用化学镀;Ni-P合金,但事与愿违,发生早期失效2。 追究失效原因,除了设计镀层厚度不足与镀层;质量问题外,主要是工作温度超越了Ni-P合金的使;用范围。Ni-P合金加热温度超过260后,组织从;原先均匀致密的 相组织,会形成与析出Ni3P颗;粒,当 300镀层开始结晶,失去非晶特征。因此;操作温度 300的换热器Ni-P镀层的腐蚀失效;原因有: (1)由于Ni3P形成,促使 相中的P贫化,形;成Ni3P与低P的 相微观电偶腐蚀电池。 (2)由于Ni3P形成,造成体积收缩,引起镀层;开裂,介质侵入而腐蚀。 (3)由于N

26、i-P合金失去非晶态,出现晶界,成;分偏析,结构不均,容易形成腐蚀微电池。 (4)由于Ni-P合金发生镍的微晶与晶化,在高;温含硫与H2S油气环境中会形成NiS,造成镀层局;部脱Ni腐蚀并变脆,这种选择性腐蚀的结果,导致;局部镀层破杯,以致整体剥离。 因而Ni-P镀层换热器最好用于操作温度 260;工况,更不能用于 300工况。此外Ni-P镀层;换热器不宜用于含氯离子的工艺介质中,如含Cl-;的循环水冷却器不建议选用,但可用于净化水与软;化水的冷却器。 6 Ni-P镀层换热器的检测 根据GB/T13193-1992自催化镍-磷镀层技;术要求和试验方法及ISO4527-1987自催化Ni-;P镀

27、层规范与试验方法等标准,可对Ni-P镀层质;量采用以下项目进行检测: (1)镀层厚度 用千分尺检测挂片和工件上指;定部位,用金相显微镜直接观察试样的垂直断面; (2)外观 目视检查镀层表面应光亮呈银白;色,不粗糙、无麻点、不起皮、不鼓泡、不剥落与无裂;纹等缺陷; (3)孔隙率 按GB5935-1986用铁氰化钾+;氯化钠混合溶液润湿滤纸粘贴镀层应无蓝点; (4)磷含量 对样品采用光谱分析或扫描电镜;面分析; (5)结合强度 用锉刀试验镀层不起皮; (6)硬度 用显微硬度计检测; (7)晶态结构 对样品进行X射线衍射结构分;析等。 7 结语 化学镀Ni-P合金虽然在石化换热器得到了较;普遍的应用

28、,但仍不时有失效事例发生,因而尚需优;化施镀工艺,提高镀层质量,消除针孔等缺陷。建议;该镀层换热器不宜使用于操作温度大于300的;工况。 参考文献: 1 张立,刘华,任秉篙,等.大型换热器化学镀镍J.材;料保护,1995,28(1):32-33. 2 余存烨.;Ni-P镀层换热器失效探讨J.石油化工腐;蚀与防护,2001,18(6):42-45. 3 闫洪.现代化学镀镍和复合镀技术M.北京:国防;工业出版社,1999. 4 Robert;P;Tract,Gary;J;Shawhan.;Practical;guide;to;use;Ni-;Pelectroless nickel;coatings

29、J.;Materials;Performance,1990(7):65-70. 5 Ronald;N;Duncan.;Perfomance;of;electroless;nickel;coated;steel;in; oil;field;environmentsJ.;Materials;Performance,1983(1):28-34.; 文章关键词：参考链接： 換熱器Ni-P化學鍍工藝與耐腐蝕可靠性評析 2013年07月30日14:58 中國換熱器網 ;(上海石化股份有限公司,上海200540) ;摘要:Ni-P化學鍍層在石化換熱器得到較多的工業應用,其效果有好有壞。本文從換熱器管程與殼程

30、的施鍍工;藝入手,分析瞭Ni-P化學鍍層質量與耐蝕性的關系,包括鍍層厚度、針孔、粗糙度、磷含量、結合力、均勻度等,並為提;高換熱器Ni-P化學鍍層耐蝕性提出瞭對策。 ;關鍵詞:Ni-P合金;化學鍍;換熱器;耐蝕性;施鍍工藝 ;中圖分類號:TG174.44;TQ153.2 文獻標識碼:B 文章編號:1005-748X(2009)11-0809-04 ;化學鍍Ni-P技術在國內石化行業的開發應用;起源於1980年代中後期,其目的是使Ni-P合金作;為耐蝕性保護層應用於容器、換熱器、反應釜、管道、;泵與閥等。由於換熱器是石化廠最大宗設備,而且;損耗與更新量最大,因而將換熱器采用Ni-P鍍層成;為防腐

31、蝕工作的主攻方向。1990年代金陵石化、大;慶石化等單位對中大型換熱器化學鍍Ni-P合金進;行瞭工業化生產,廣泛應用於石化廠,取得瞭顯著效;益1。上海石化下屬某公司於1990年代後期從某;大學技術轉讓自催化化學鍍Ni-P技術,主要對煉化;系統換熱器管束內外進行鍍覆。 ;換熱器鍍覆Ni-P合金有光滑的表面,防垢防腐;性能比有機塗層更佳,而且有傳熱效率高,檢修時可;用蒸氣吹掃等優點。但是換熱器面積大、L(長)/D;(徑)比大、管束細長,對於化學鍍Ni-P來說,預處理;的好壞與鍍液的均質性、施鍍工藝的控制將成為決;定換熱器鍍層質量的關鍵,也相應成為其耐蝕性能;和使用壽Ni-P鍍層有好有壞命的關鍵。從

32、實際使;用效果來看,換熱器Ni-P鍍層有好有壞,除瞭使用;不合理、管理不善外,也不乏由於施鍍工藝不當造成;的質量問題2。為此本文針對換熱器Ni-P化學鍍;層的設計與施工存在問題進行討論,以便對Ni-P鍍;層耐蝕可靠性有一個正確的評價。塗料與犧牲陽極綜合保護法在換熱器上的應用 2013年07月26日15:03 中國換熱器網 ; ( 中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003) ; 摘要:換熱器是石油化工行業的重要設備，它的腐蝕及保護對設備的長周期運行有著重要的意義; 由於近年來加工原油中的硫、酸及雜質含量越來越高，對煉油換熱設備的防腐蝕性能及材料的選擇提出瞭更高的要求。文章對采用專用塗料與

33、犧牲陽極綜合保護法進行瞭闡述，該方法工藝方案和特點是: 表面處理要徹底，合理選取保護電流密度，按設計要求確定陽極塊，控制好濕度和溫度，塗料施工嚴格按照SHY 99 塗料工藝進行，確保綜合防護的效果。 ; 關鍵詞:換熱器 犧牲陽極 防腐塗料 ; 中圖分類號:TQ639 2 文獻標識碼:B 文章編號:1007 015X(2012)05 0047 02 ; 目前國內石油、化纖、冶金、發電等企業的冷換器設備經常由於水垢、腐蝕產物和腐蝕物黏泥造成冷換器堵塞，致使傳熱系數下降，是冷卻水系統中最常見的問題。由於碳酸鹽垢的導熱系數隻有碳鋼的1%左右，直接影響到瞭換熱效率，增加瞭系統的壓力降。垢下腐蝕也常常縮短

34、設備的壽命，造成的經濟損失十分驚人。其次，每次停工檢修時還要投入大量的人力物力疏通結垢和腐蝕產物，清洗等一系列的維修工作量十分繁雜，解決碳鋼水冷器的腐蝕問題變得極有必要。 ; 1 防腐蝕措施 ; 目前，冷換設備上應用較多的防腐蝕技術是提高設備的材質和塗敷防腐蝕塗料，但提高設備材質會大幅度提高建設成本。防腐蝕塗層雖具有良好的防腐蝕性能，但單一的防腐蝕塗層由於其在金屬表面的附著能力和塗層厚度的不同，會存在一定的缺陷，而使用塗料與犧牲陽極聯合保護法，能很好的解決此問題。 ; 1 1 犧牲陽極保護 ; 犧牲陽極的陰極保護法是基於電化學腐蝕原理的一種防腐蝕手段。是在金屬構築物上連接或焊接電位較負的金屬，

35、如鋁、鋅或鎂。陽極材料不斷消耗，釋放出的電流供給作為陰極的被保護金屬構築物。 ; 犧牲陽極的陰極保護技術在國內冷換設備中已開始應用並逐漸得到推廣，但單純的犧牲陽極保護，由於電流所能到達的地方有限，其保護面積也有限，隻適合於小型換熱器。隨著設備的大型化，一方面要大量的消耗陽極塊，增加成本，影響瞭保護年限( 這是由於冷換設備安裝陽極塊數量有限的緣故) ; 另一方面由於冷換設備形狀復雜，難以保證電流的保護均勻性及保護深度，從而導致保護失效。如果把塗料防腐蝕與犧牲陽極保護結合起來，就可避免上述現象。這是由於被保護的碳鋼基體形成瞭大陰極，減弱瞭冷換設備的形狀復雜性，使得保護電流均勻，保護深度加深，同時即

36、使塗料有局部破損，被保護的面積也較小，所要消耗的陽極塊數量也大大減少。 ; 1 2 換熱器綜合防腐蝕保護方法 ; 對於換熱器筒體防腐蝕，如果隻采用塗料防護或者鎳磷鍍防護。在裝換熱器芯子時，很容易造成防腐蝕層破壞，形成大陰極及小陽極現象，從而加速設備的腐蝕。為避免這種現象，需對換熱器筒體進行犧牲陽極保護，即使防腐蝕層脫落也可以保護設備。該部位是氣液兩相區，在氣態時不產生電化學腐蝕，因此傳統的犧牲陽極無法發生作用。在液態環境中，由於冷凝區域出現的液體水較少，分佈不是很均勻，無法達到犧牲陽極的目的，因而設備無法得到保護。綜合防腐蝕保護技術的最大優點是可以根據換熱器不同部位所處的腐蝕環境不同，對其采用

37、不同的防腐蝕方法，具有較高的靈活性，從而降低成本，所以得到瞭廣泛的應用。例如采用噴鋁加高溫塗料封孔技術，即整個筒體內采用噴鋁技術整體封閉，冷凝區域出現的液體水較少，當局部出現塗料破損時鋁材能夠起到犧牲陽極的作用。即使在裝換熱器芯子時，出現部分破損，也不會被腐蝕。而對於循環水走殼層的設備，采用帶狀的犧牲陽極塊，可以避免因陽極塊的安裝導致流量的變化。 ; 2 換熱器綜合保護在煉油廠的應用 ; 2 1 換熱器綜合防護技術方案 ; 冷換設備腐蝕結垢最嚴重部位通常在距管口1 1. 5 m 處，單純的電化學保護距離為距管口0. 2 0. 3 m 處，如果對整臺設備進行塗料防腐蝕再在兩端設計安裝犧牲陽極塊，

38、保護深度可達到距管口2 2. 5 m，這樣整臺設備就能很好的被保護起來。犧牲陽極塊經常采用耐高溫的Mg 合金，並將其澆鑄成方便安裝、釋放電流效率高的形狀，安裝在封頭內隔板上( 焊接或螺栓連接) 。為瞭增大冷換器管內的保護效果，將封頭內壁包括隔板及換熱器管束塗刷換熱器專用防腐蝕塗料SHY-99，使保護電流集中於冷換器管內部分，在電化學保護電流作用下使管內腐蝕及結垢減輕或停止。采用該技術後，可使冷卻水的水垢明顯減少，改善冷卻效果，節省大量冷卻水; 同時也可節省使用藥劑的費用，所以經濟效益十分可觀。冷換設備的陽極塊的數量要根據保護設備的大小、年限、保護電流、介質狀況及設備的結構來計算陽極塊的數量及分

39、佈。陽極塊的形狀及規格也可以根據設備情況進行設計。 ; 2 2 換熱器綜合防腐蝕保護施工工藝 ; 為瞭確保施工質量，並使施工能按期保質保量完成，施工應嚴格按照以下順序進行: ; ( 1) 對需陰極保護的冷換器，首先進行表面除銹處理，除銹方法可采用噴砂或化學除銹。金屬表面應無油污、灰塵和無銹跡，除銹等級應達到Sa2. 5 級或St3. 0 級。對有舊塗層的金屬表面，還應除去舊塗層、銹層、油污及灰塵等; ( 2) 按照設計要求預埋陽極塊固定螺栓或焊接犧牲陽極塊; ; ( 3) 施工期間濕度應不高於75%，溫度15 25 為最佳溫度; ( 4) 塗料應采用換熱器專用防腐塗料SHY-99。對表面處理過的設備進行塗料施工，塗料施工嚴格按照SHY-99 塗料工藝進行施工。 ; ( 5) 犧牲陽極采用焊接或螺栓連接的方法，焊接可使陽極固定更加牢靠，而螺栓連接在檢修時易對陽極塊進行更換。對安裝後的犧牲陽極應仔細檢查，確保安裝牢靠、接觸良好。 ; 3 總結 ; 采用塗料與犧牲陽極的聯合保護方法，對換熱器的防腐蝕具有很高的可靠性和滿意的壽命。噴砂除銹要達到足夠的粗糙度，采用SHY 99 專用防腐蝕塗料，控制塗膜厚度; 合理選取保護電流密度，準確計算陽極發生電流，確定陽極用量，正確安裝陽極。( 編輯：寇岱清) 文章關鍵詞：參考鏈接： 生意社结束.o-o.oAqwsedbgword