Существует множество типов теплообменников, которые широко используются в химическом производстве и играют очень важную роль. Они являются распространенным оборудованием во многих отраслях промышленности. В процессе эксплуатации теплообменников часто возникает коррозия. В чем же причины такой ситуации? Краткое введение приведено ниже.
1. Выбор материалов теплообменника. Решающим фактором, какой материал использовать, является его экономичность. Материалы труб включают нержавеющую сталь, медно-никелевые сплавы, сплавы на основе никеля, титан и цирконий и т. д., за исключением промышленных ситуаций, когда трубы свариваются. Нельзя использовать все сварные трубы, коррозионностойкие материалы используются только со стороны трубы, а материал со стороны корпуса – углеродистая сталь.
2. Коррозия металла теплообменника.
1) Принцип коррозии металлов: Под коррозией металлов понимается разрушение металла под химическим или электрохимическим действием окружающей среды, а зачастую и под совместным действием физических, механических или биологических факторов, то есть повреждение находящегося в нем металла, вызванное окружающая среда.
2) Несколько распространенных видов коррозионного повреждения теплообменников:
а. Равномерная коррозия. Макроскопически однородное коррозионное повреждение, возникающее на всей поверхности, подвергающейся воздействию среды, или на большей площади, называется равномерной коррозией.
б. Контактная коррозия: два металла или сплава с разными потенциалами контактируют друг с другом и погружены в раствор электролита. Скорость коррозии металла с положительным потенциалом снижается, а скорость коррозии металла с отрицательным. потенциальные увеличения.
в. Селективная коррозия. Явление, при котором определенный элемент сплава преимущественно попадает в среду вследствие коррозии, называется селективной коррозией.
d. Питтинговая коррозия. Коррозия большей глубины, сосредоточенная в отдельных небольших точках на поверхности металла, называется питтинговой коррозией, или точечной коррозией, или точечной коррозией.
e. Щелевая коррозия: Сильная щелевая коррозия возникает в зазорах и закрытых частях металлической поверхности.
f. Эрозионная коррозия: Эрозионная коррозия — это тип коррозии, который ускоряет процесс коррозии из-за относительного движения между средой и поверхностью металла.
ж. Межкристаллитная коррозия: Межкристаллитная коррозия — это вид коррозии, которая преимущественно разъедает границы зерен и области вблизи границ зерен металлов или сплавов, в то время как коррозия самих зерен относительно невелика.
h. Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) и коррозионная усталость SCC – это разрушение материала, вызванное совместным действием коррозии и растягивающего напряжения в определенной системе металл-среда.
i. Повреждение водородом: Металлы в растворах электролитов могут пострадать от проникновения водорода из-за коррозии, травления, катодной защиты или гальванического покрытия.
3. Влияние охлаждающей среды на коррозию металлов. Наиболее часто используемой охлаждающей средой в промышленности являются различные природные воды. Существует множество факторов, влияющих на коррозию металлов. Основными факторами и их воздействием на некоторые часто используемые металлы являются:
1) Растворенный кислород. Растворенный кислород в воде является окислителем, который участвует в катодном процессе, поэтому обычно способствует коррозии. Когда концентрация кислорода в воде неравномерна, образуется ячейка концентрации кислорода, вызывающая местную коррозию. Для углеродистой стали, низколегированной стали, медного сплава и некоторых марок нержавеющей стали расплавленный кислород является наиболее важным фактором, влияющим на их коррозионное поведение в воде.
2) Другие растворенные газы: CO2 вызывает коррозию меди и стали при отсутствии кислорода в воде, но не способствует коррозии алюминия. Незначительные количества аммиака разъедают медные сплавы, но не оказывают никакого влияния на алюминий и сталь. H2S способствует коррозии меди и стали, но не влияет на алюминий. SO2 снижает значение pH воды и увеличивает коррозионную активность воды по отношению к металлам.
3) Жесткость. Вообще говоря, повышенная жесткость пресной воды снижает коррозию таких металлов, как медь, цинк, свинец и сталь. Очень мягкая вода очень агрессивна, и в этой воде нельзя использовать медь, свинец и цинк. Напротив, свинец устойчив к коррозии в мягкой воде и вызывает питтинговую коррозию в воде высокой жесткости.
4) Значение pH: сталь меньше корродирует в воде с pH>11, а коррозия усиливается при pH<7.
5) Влияние ионов: ионы хлорида могут разрушить поверхность пассивных металлов, таких как нержавеющая сталь, и вызвать точечную коррозию или SCC.
6) Влияние накипи: накипь CaCO3 в пресной воде. Слой накипи CaCO3 вреден для теплопередачи, но помогает предотвратить коррозию.
4. Влияние процесса теплопередачи на коррозию. Коррозионное поведение металла с теплопередачей и без нее различно. Вообще говоря, теплообмен усиливает коррозию металлов, особенно в условиях кипения, испарения или перегрева. В разных средах или для разных металлов эффекты теплопередачи также различны.
5. Антикоррозионные методы. Только зная причины различных коррозий теплообменников и разумно выбирая антикоррозионные меры, можно достичь цели эффективного использования оборудования.
