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铝管换热器腐蚀原因及解决方法

  机械设备铝管换热器腐蚀原因及解决方法王育忠(辽宁营口职业技术学院机械系,营口,115000)热器进行检测、维修,分析了导致冷却水侧铝管腐蚀的原因,提出了加强水质处理、采用合金铝管、改善折流板条件的解决方法。
  随着科学技术的发展,铝管换热器的制造工艺日趋完善。作为一种经济、轻型、高效的换热设备,铝管换热器在很多领域得到了广泛应用。借鉴国外经验,我国的尿素生产装置也已开始使用铝管换热器。据不完全统计,我国各省、市、自治区的中型化肥厂,几乎都安装了铝管换热器并取得了良好的经济效益。但是与国外相比,国内在铝管换热器的设计、制造及使用方面仍缺乏实际经验,如何延长其使用寿命是我国设计、制造业面临的重要课题。本工作结合理论研究,对铝管换热器的腐蚀原因进行了分析,并提出相应的解决方法。
  1、腐蚀状况以C02压缩机组的25台段间铝管换热器为考察对象,进行拆修及记录。段间铝管换热器的设计工作参数见表1.表1段间铝管换热器的设计工作参数项目一段二段换热面积/m2(壳程/管程)工作压力/MPa(壳程/管程)温度/*(壳程/管程)介质25台段间铝管换热器运行时间最短的为2个多月,大多数在20个月以上。维修时发现,二段铝管换热器因为腐蚀失效最明显。3台运行了10个月左右的二段铝管换热器,冷却水侧的铝管均发生腐蚀破坏,且腐蚀部位多发生在折流板附近。
  腐蚀呈局部孔蚀状和电化学腐蚀状,个别铝管的腐蚀穿孔直径达12mm.而(:02气体侧的铝管没有发现任何腐蚀迹象,这说明铝管耐C02的腐蚀性相当强。
  2、腐蚀原因分析通过对40多家中型化肥厂的调查发现,段间铝管换热器的冷却水大多是未经严格处理的地下水、河水或普通自来水。水质的差异导致各厂家段间铝管换热器的运行周期有很大差别。铝管的腐蚀取决于水的PH值和电偶电极电位。为铝的实测电位及在水中的腐蚀状态。
  从可见,水的pH值应控制在48.5.首先,段间铝管换热器壳侧的冷却水流动时,会在折流板附近产生局部死区。当(:02压缩机停修改稿收到日期:2005-07-18.授,多年从事换热设备的理论研究及实验工作。联系电机时,冷却水仍然滞留在铝管换热器内,这为Cl的富集创造了机会,Cl-浓度的增加加速了铝管的腐蚀。其次,折流板选用的是低碳钢材质。低碳钢相对标准氢电极的电极电位通常为-0.44SHE,铝为-1.66SHE1i.由于两者相差悬殊,所以不可避免地发生电化学腐蚀。另外,在运行过程中铝管换热器发生颤动,破坏了铝管表面保护膜,使铝管磨损;还有在制造穿管时,铝管易被折流板划伤,这些都会加速铝管的电化学腐蚀。检测、维修铝管换热器时发现,铝管损坏部位62%以上都发生在管子与折流板的接触处,腐蚀速度最快达Umm/a,腐蚀形式为电化学腐蚀和局部孔蚀。
  3、解决办法水质处理的好坏和pH值的高低影响铝管的腐蚀性能。对河水应净化后使用,以清除泥沙和杂质杂物;对地下水应检测氟、砷、硫等腐蚀性极强元素的含量。对40多家中型化肥厂进行调查表明,凡是水质处理好的,铝管换热器的使用寿命均在20个月以上。如内蒙古自治区的乌拉山化肥厂、天津武清化肥厂和北京顺义化肥厂等,其铝管换热器的运行比较正常。
  实践和试验都证明,纯铝管耐水腐蚀性不理想,其缺点是一旦发生局部点蚀,点蚀的扩展速度会很快。而合金铝管在这方面有着独特的优点,由于少量镁和锰等元素的加人,极大地提高了耐水腐蚀性能。经多年使用证明,合金铝管具有优良的耐蚀性,机械性能良好,是理想的换热元件,已被有关设计和制造单位所采用。
  将折流板材质改为塑料或石墨等软质绝缘材料,以限制折流板与铝管之间的电位差,减少铝管在制作中的划伤和表面保护膜的破坏。折流板的硬度最好低于铝管板10HB以下。但是受热循环和流体惯力的影响,塑料折流板在运行中易产生变形。为解决这个问题,在产品设计和制造中应采取以下措施:将冷却管尽量排到折流板的外边缘。
  且周边排布均匀,以减小折流板的变形自由度;减小折流板与壳体内壁的配合间隙,以弥补由变形而产生的动间隙增大;减小折流板板管孔上偏差,使折流板的变形受到铝管换热器的更大约束;适当增加档板以减小泄漏短路。
  通过采取上述措施,提篼了铝管换热器的换热性能及使用效率,其耐腐蚀和耐振性能均得到改善。