脫硝工藝換熱設備防腐涂料選型過程分析

近期接到一個關于氨水脫硝工藝的換熱器防腐項目，根據設備制造廠家介紹，換熱管采用的是SUS304，管徑38，他們的同款產品在其他企業基本都能用到3－5年，但在這家企業卻只能用5個月左右。同樣的工藝，同樣的設備，為何使用壽命有如此大的差別？設備制造商取回溶液蒸干后，發現里面含有大量的結晶鹽。 

通常氨法脫硝工藝使用的氨水對SUS304是不會有這么嚴重的腐蝕的，腐蝕肯定是由其他介質引起。通過成分分析，發現里面除了含有大量的硫酸鹽以外，還含有72ppM的氯離子。氯離子含量雖然低，但由此引起的穿孔腐蝕卻非常嚴重。 

設備腐蝕照片顯示，存在大量的洞穿小孔，而這些穿孔正是氯離子腐蝕的典型特征，存在氯離子腐蝕已經是確定無疑了。但是，有一張照片顯示還存在一些裂紋，顯然是應力引起的開裂現角，那么引起應力開裂的誘因是什么呢？而且應力腐蝕通常發生在焊縫等應力集中區域，為什么管子中間部位會產生開裂現象？必須要分析引起應力開裂的誘因？

帶著這一系列問題，進一步分析設備使用的工況。使用溫度為150℃，在此溫度下，溶液中的銨根離子會分解為氨，加快了管子表面水膜的氧化腐蝕過程，即電化學腐蝕過程。因為水膜中的氨水解釋放出OH－離子，與管子表面的氧化物保護膜反應生成氫氧化亞鐵沉淀物在水流作用下被帶走，露出的鐵與碳形成微電極，鐵為陰極，碳為陽極，而水膜為電解質溶液，具備了晶間電化學反應的形成條件。晶間腐蝕形成后，不斷向縱深發展，在應力作用下形成開裂現象。?

進一步分析現場照片發現，換熱管表面存在大量的水垢，垢下腐蝕(Under-deposit Corrosion)因素不容小視。前面圖片就顯示溶液中存在大量的硫酸鹽，在使用溫度下很快結成一層水垢。垢下腐蝕是一種比較特殊的局部腐蝕現象。因為結垢層通常是不均勻、不連續的狀態，導致金屬表面電化學不均勻，很容易發生電化學反應。同時，垢下介質成分與流體介質成分存在較大的差別，引起濃差反應。在這些電化學反應過程中，鐵為陰極被溶解。

Fe=Fe²⁺+2e

Fe²⁺+2H2O=Fe(OH)₂+2H+

電化學反應的結果使垢下介質中的PH值進一步降低。

結垢后流體中的氯離子、鎂離子等介質在垢下進行富集，加速了垢下腐蝕的過程。同時，在垢下的酸性條件下，氫離子與鐵可以進行氧化還原反應，生成具有高滲透性的氫原子，從而引起氫鼓泡，進而在應力作用下產生開裂現象。復雜的垢下腐蝕過程解釋了為什么換熱管會產生中間開裂的現象。

至此，腐蝕因素基本分析完成，簡單的說主要存在氯離子引起的穿孔腐蝕、電解質促進的晶間腐蝕、垢下產生的垢下腐蝕及氫鼓泡等幾種腐蝕機理，這幾種腐蝕過程相互促時，加速了腐蝕過程，成為應力開裂的誘因。

分析了腐蝕機理，接來下就是防腐涂料選型了。針對這種換熱管腐蝕工況，志盛威華唐工建議采用ZS－722導熱防腐涂料進行防腐。

ZS－722導熱防腐涂料是以硅酮改性樹脂為成膜物，碳化硅、氮化硼、碳化鋁、石墨碳管、三聚等為填料經高溫研磨而制成。涂層構造成了一個導熱結構內部網，導熱系數為20W/m.k，耐溫750℃，化學性質穩定，硬度4H，耐磨耐酸堿，使用壽命長。通常用于換熱管、換熱片、導熱管、裂解管、發熱器、散熱片等換熱設備的防腐。