換熱器的材料及防腐

   換熱器的可用材料牌號較多，選用換熱器的材料一般考慮的因素主要從結構、制造工藝、強度、壓力、介質、腐蝕、安全性能方面來考慮。材料選擇不當將會造成安全性能下降或失效，壽命降低。經(jīng)濟、合理、安全將是設計者選用材料首要考慮的因素。近年來，大量研制成功的新材料用于換熱器中。一些進口材料的使用使換熱器性能有顯著提高（如1.25Cr、0.5MoSi、2.25Cr-1Mo等），給使用者帶來了顯著的經(jīng)濟效益。同時，在標準的更新中也淘汰了一些低性能的材料。材料技術的發(fā)展同時也提高了換熱性能，擴大了其使用場合。

  （一）換熱器的材料

   材料一般分為金屬材料和非金屬材料，金屬材料又分為黑色金屬和有色金屬。下面將介紹常用材料的牌號及性能。

  1.黑色金屬材料

 （1）殼體用板材一般選用工藝性能良好、焊接性能好的鎮(zhèn)靜鋼，如：Q235-B、Q235-C、20R,目前國內標準已取消Q235-A和Q235-A.F沸騰鋼。

 （2）鍛件一般選用20鍛件，35鍛件很少使用，原因是可焊性較差、易產(chǎn)生裂紋。

 （3）管材一般選用10、20、20G。

  2.低合金鋼 一般低合金鋼分為碳鋼和CrMo鋼。CrMo鋼主要優(yōu)點是高溫強度較好，并且具有高溫下耐氫腐蝕性能，機械性能較好，無氫脆現(xiàn)象，韌性較好，焊接性能也較好。

 （1）殼體板材一般采用16MnR、16MnRH、15MnVR、15CrMoR、15CrMoRH、18MnMoNbR、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

 （2）換熱管一般選用16Mn、15MnV、12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo、12Cr1MoVG、09Cr2AlMoV，1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

 （3）鍛件一般選用16Mn、20MnMo、15MnV、20MnMoNb、15CrMo、35CrMo、12Cr1Mo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

  3.低溫用鋼 低溫用鋼一般指設計溫度≤－20℃的鋼材。高合金鋼一般均可用于低溫狀態(tài)。低合金鋼在低溫狀態(tài)下使用應具有良好的韌性，且金屬組織穩(wěn)定。

 （1）殼體用板材一般選用16MnDR、09Mn2VDR、07MnNiCrMoVDR、09MnNiDR、15MoNiDR。

 （2）傳熱管一般選用16MnD、09MnD。

 （3）鍛件選用16MnD、09Mn2VD、09MnNiD、16MnMoD、20MnMoD、08MnNiCrMoD、10Ni3MoVD。

  4.高合金鋼 高合金鋼又分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、和奧氏體不銹鋼。馬氏體不銹鋼對鐵離子、亞硫酸氣體、硫化氫和環(huán)烷酸具有抗腐蝕作用。但馬氏體組織熱處理具有淬硬性、焊接性能較差、易產(chǎn)生裂紋。鐵素不銹鋼對氧化性酸、硝酸、堿性溶液、無氯溫水、苯和洗滌劑有良好的耐蝕性，但焊接性能差、易產(chǎn)生裂紋。奧氏體不銹鋼有穩(wěn)定的組織，有良好的耐蝕性，低溫性能好，一般適用于－50～－196℃范圍使用，用量較大。為此選用高合金鋼應根據(jù)不同介質和溫度，選用不同組織的不銹鋼，一般選用牌號如下。

 （1）殼體板材 0Cr13Al、0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3、00Cr18Ni5Mo3Si2。

 （2）傳熱管 0Cr13、OCr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、OCr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3。

 （3）鍛件 0Cr13、0Cr18Ni19、0Cr18Ni10Ti、OCr17Ni14Mo2、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2。

  5.有色金屬及合金

 （1）銅及銅合金 銅又分為紫銅和黃銅（也稱海軍銅），由于具有良好的導熱性、塑性好，低溫沖擊韌性好，在深冷中應用較多。紫銅在空氣預熱器中使用較多。黃銅在稀硫酸、亞硫酸、中等濃度的鹽酸、醋酸、氫氟酸、苯性堿中抗腐蝕良好，因此，海水冷卻器中應用較普遍。海軍銅牌號一般為H62、H65、H70-1、H70Sn-1。

  （2）鋁及合金 鋁在大氣中形成致密的氧化保護膜，故在中性溶液、弱酸中穩(wěn)定性好，鋁鎂合金在海水冷卻器中使用有良好的抗蝕性。

  （3）鎳及合金 鎳有很高的強度和塑性，在堿及堿液中形成氧化膜而具有良好的抗腐蝕性能，在鹽酸、氯氣、有機酸中耐腐蝕較好，抗高溫可達900℃。

  6.稀有金屬 鈦、鉭和鋯及其合金具有很強的耐腐蝕性，但價格昂貴，使用量很小。目前，常減壓裝置常壓塔頂冷卻器和空冷器對鈦使用較多，以延長設備壽命。

  7.非金屬材料 用來制造換熱器的非金屬材料主要有石墨、玻璃鋼、陶瓷纖維復合材料、氟塑料等。非金屬材料主要用于強腐蝕介質的場合，如有硝酸、濃硫酸、鹽酸、苛性堿、過氧化物等介質的場合。由于管壁熱阻較高，所以傳熱效率較低，且強度低，耐溫耐壓低，抗沖擊性能也較差。

  （二）換熱器的防腐

   換熱器的使用量大，包括在新建項目、改造項目、更新項目中的使用。而在更新項目中，主要是對損壞的換熱器進行更換。損壞的原因一般由腐蝕造成，據(jù)統(tǒng)計，大概占有90％以上。全國每年由于腐蝕更換的換熱器投資約20億元，為此防腐成為技術發(fā)展的重點。近年來防腐研究經(jīng)費投入很大，但技術發(fā)展緩慢，效果不明顯。由于石油工業(yè)中的原油開采已進入中后期，石油中含酸值逐年增加，腐蝕逐年加重。再則中東含酸原油進口量猛增，設備防腐的投資也越來越大。因此，抗腐材料及防腐措施尤為重要。目前，換熱器防腐有如下幾種措施。

   1.防腐涂層 一般采用非金屬涂層，常用的水冷器有防腐、防垢涂料847和901，還有Ni-P鍍，但在油氣系統(tǒng)使用較多的是涂陶瓷，現(xiàn)場證明效果較好。但由于換熱器一般可達6m長，在長度上涂均勻很難做到。如果有一個點狀缺陷沒涂到腐蝕將會加劇，所以涂均勻是控制質量的重要因素。

   2.金屬涂層 一般有鍍Ni、鍍Ti、鍍銅等，工藝效果雖好，但造價昂貴是阻礙使用的障礙。

   3.金屬堆焊 一般采用碳鋼、CrMo鋼堆焊不銹鋼較多，用來抗硫化氫和酸腐蝕。該方法造價較低，效果很好，一般化肥、乙烯、煉油中加氫、重整、預加氫使用很多。另外，還有復合板、雙向鋼管用量也較大，效果較好。

   4.緩蝕劑 目前煉油裝置、化工裝置多采用一脫四注的方式較多，效果也較明顯。國外也有露點腐蝕處注水的方式，控制露點腐蝕。

   雖然采取了很多措施，但多數(shù)場合收效不大，目前已趨于使用稀有金屬，提高腐蝕技術將是新世紀的關鍵課題，也是廣州擎立一直在改進的技術。