阳极法在换热器防腐蚀中的应用

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2010-9-18 10:13:44 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:换热器

影响换热器腐蚀的因素很多, 例如不同金属的接触、流体的紊流、管端因胀管而残留的应力、换热器内各部分温度差、高温流体中的溶解氧等。针对各种因素, 解决腐蚀问题的方法很多, 例如采用不锈钢材料、表面刷涂料、添加缓蚀剂、电化学防腐蚀法等。电化学防腐蚀法又分外加电源法和牺牲阳极保护法两种。1984 年,日本学者福谷英二完善了牺牲阳极保护法的具体措施, 哈尔滨703 研究所在电化学防腐蚀的研究中也成功地将其应用于工程上。本文提出的用于换热器上的牺牲阳极保护法, 结构简单,造价低廉, 可以有效地防止腐蚀的发生。
2 牺牲阳极保护法介绍
  2.1 碳素钢的电化学腐蚀
  碳素钢在电解质溶液中(例如水) 会形成微电池。碳素钢的基本金相组织为铁素体(Fe) 和渗碳体(Fe3C) , 其中铁素体的电极电位较低而成为微电池的阳极, 渗碳体则成为阴极。图1 示出了碳素钢在电解质溶液中的腐蚀过程。铁素体被腐蚀, 即
2Fe= 2Fe2+ + 4e
同时, 电子由阳极转向阴极。阴极过程使水中的氧与电子结合生成氢氧根离子, 即
4e+ 2H2O + O 2= 4 (OH) -
在溶液中, Fe2+ 与(OH ) - 相遇生成Fe (OH ) 2,沉积在阴阳极交界附近, 即
2Fe+ O 2+ 2H2O = 2Fe (OH) 2

  2.2 牺牲阳极保护法
  发生电化学腐蚀时, 阴阳极之间产生腐蚀电流。采用电极电位比被防腐体低的金属并与被防腐体接触, 利用低电位金属的腐蚀电流作为高电位被防腐体的防腐蚀电流, 这种防腐蚀方法称为牺牲阳极保护法。
3 牺牲阳极保护法在换热器上的应用
  3.1 牺牲阳极材料的选择
  碳素钢的基本金相组织是铁素体(Fe) , 由表1 可查出比Fe 标准电极电位低的材料。若选择铝作为阳极, 容易形成氧化膜, 反而不产生腐蚀电流, 其他材料则比较昂贵, 所以, 选择锌作为牺牲阳极比较合适。
 表1 电极电位比Fe 低的部分金属(电动序)

  3.2 在换热器上的应用
  在浮头式换热器上, 换热管与管板连接处、设备接管处、法兰密封面等处容易腐蚀。下面介绍一种应用牺牲阳极法防腐蚀的简单结构。

  如图2 所示, 在换热管上套一个锌套环, 并使锌套环靠近管板的壳程侧。如果管板不是很厚, 这样的结构防腐蚀效果可维持一年左右(直到锌套环完全被腐蚀) , 这种结构适合的最大管板厚度见表2。
  在检修时, 亦可如图2 所示加一个锌管头。锌管头保护的管板最大厚度同锌套环。

  选择锌作为牺牲阳极, 这种办法在日本比较普遍。目前, 日本正在进行用M g 系金属、A l系合金作为牺牲阳极的研究, 我们也在研究应用牺牲阳极保护法的有关问题。牺牲阳极保护法的应用有可观的经济价值, 应该普及。



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