换热器的材料及防腐

   换热器的可用材料牌号较多，选用换热器的材料一般考虑的因素主要从结构、制造工艺、强度、压力、介质、腐蚀、安全性能方面来考虑。材料选择不当将会造成安全性能下降或失效，寿命降低。经济、合理、安全将是设计者选用材料首要考虑的因素。近年来，大量研制成功的新材料用于换热器中。一些进口材料的使用使换热器性能有显着提高（如1.25Cr、0.5MoSi、2.25Cr-1Mo等），给使用者带来了显着的经济效益。同时，在标准的更新中也淘汰了一些低性能的材料。材料技术的发展同时也提高了换热性能，扩大了其使用场合。

  （一）换热器的材料

   材料一般分为金属材料和非金属材料，金属材料又分为黑色金属和有色金属。下面将介绍常用材料的牌号及性能。

  1.黑色金属材料

 （1）壳体用板材一般选用工艺性能良好、焊接性能好的镇静钢，如：Q235-B、Q235-C、20R,目前国内标准已取消Q235-A和Q235-A.F沸腾钢。

 （2）锻件一般选用20锻件，35锻件很少使用，原因是可焊性较差、易产生裂纹。

 （3）管材一般选用10、20、20G。

  2.低合金钢 一般低合金钢分为碳钢和CrMo钢。CrMo钢主要优点是高温强度较好，并且具有高温下耐氢腐蚀性能，机械性能较好，无氢脆现象，韧性较好，焊接性能也较好。

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

 （2）换热管一般选用16Mn、15MnV、12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo、12Cr1MoVG、09Cr2AlMoV，1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

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

  3.低温用钢 低温用钢一般指设计温度≤－20℃的钢材。高合金钢一般均可用于低温状态。低合金钢在低温状态下使用应具有良好的韧性，且金属组织稳定。

 （1）壳体用板材一般选用16MnDR、09Mn2VDR、07MnNiCrMoVDR、09MnNiDR、15MoNiDR。

 （2）传热管一般选用16MnD、09MnD。

 （3）锻件选用16MnD、09Mn2VD、09MnNiD、16MnMoD、20MnMoD、08MnNiCrMoD、10Ni3MoVD。

  4.高合金钢 高合金钢又分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、和奥氏体不锈钢。马氏体不锈钢对铁离子、亚硫酸气体、硫化氢和环烷酸具有抗腐蚀作用。但马氏体组织热处理具有淬硬性、焊接性能较差、易产生裂纹。铁素不锈钢对氧化性酸、硝酸、碱性溶液、无氯温水、苯和洗涤剂有良好的耐蚀性，但焊接性能差、易产生裂纹。奥氏体不锈钢有稳定的组织，有良好的耐蚀性，低温性能好，一般适用于－50～－196℃范围使用，用量较大。为此选用高合金钢应根据不同介质和温度，选用不同组织的不锈钢，一般选用牌号如下。

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

 （2）传热管 0Cr13、OCr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、OCr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3。

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

  5.有色金属及合金

 （1）铜及铜合金 铜又分为紫铜和黄铜（也称海军铜），由于具有良好的导热性、塑性好，低温冲击韧性好，在深冷中应用较多。紫铜在空气预热器中使用较多。黄铜在稀硫酸、亚硫酸、中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸、苯性碱中抗腐蚀良好，因此，海水冷却器中应用较普遍。海军铜牌号一般为H62、H65、H70-1、H70Sn-1。

  （2）铝及合金 铝在大气中形成致密的氧化保护膜，故在中性溶液、弱酸中稳定性好，铝镁合金在海水冷却器中使用有良好的抗蚀性。

  （3）镍及合金 镍有很高的强度和塑性，在碱及碱液中形成氧化膜而具有良好的抗腐蚀性能，在盐酸、氯气、有机酸中耐腐蚀较好，抗高温可达900℃。

  6.稀有金属 钛、钽和锆及其合金具有很强的耐腐蚀性，但价格昂贵，使用量很小。目前，常减压装置常压塔顶冷却器和空冷器对钛使用较多，以延长设备寿命。

  7.非金属材料 用来制造换热器的非金属材料主要有石墨、玻璃钢、陶瓷纤维复合材料、氟塑料等。非金属材料主要用于强腐蚀介质的场合，如有硝酸、浓硫酸、盐酸、苛性碱、过氧化物等介质的场合。由于管壁热阻较高，所以传热效率较低，且强度低，耐温耐压低，抗冲击性能也较差。

  （二）换热器的防腐

   换热器的使用量大，包括在新建项目、改造项目、更新项目中的使用。而在更新项目中，主要是对损坏的换热器进行更换。损坏的原因一般由腐蚀造成，据统计，大概占有90％以上。全国每年由于腐蚀更换的换热器投资约20亿元，为此防腐成为技术发展的重点。近年来防腐研究经费投入很大，但技术发展缓慢，效果不明显。由于石油工业中的原油开采已进入中后期，石油中含酸值逐年增加，腐蚀逐年加重。再则中东含酸原油进口量猛增，设备防腐的投资也越来越大。因此，抗腐材料及防腐措施尤为重要。目前，换热器防腐有如下几种措施。

   1.防腐涂层 一般采用非金属涂层，常用的水冷器有防腐、防垢涂料847和901，还有Ni-P镀，但在油气系统使用较多的是涂陶瓷，现场证明效果较好。但由于换热器一般可达6m长，在长度上涂均匀很难做到。如果有一个点状缺陷没涂到腐蚀将会加剧，所以涂均匀是控制质量的重要因素。

   2.金属涂层 一般有镀Ni、镀Ti、镀铜等，工艺效果虽好，但造价昂贵是阻碍使用的障碍。

   3.金属堆焊 一般采用碳钢、CrMo钢堆焊不锈钢较多，用来抗硫化氢和酸腐蚀。该方法造价较低，效果很好，一般化肥、乙烯、炼油中加氢、重整、预加氢使用很多。另外，还有复合板、双向钢管用量也较大，效果较好。

   4.缓蚀剂 目前炼油装置、化工装置多采用一脱四注的方式较多，效果也较明显。国外也有露点腐蚀处注水的方式，控制露点腐蚀。

   虽然采取了很多措施，但多数场合收效不大，目前已趋于使用稀有金属，提高腐蚀技术将是新世纪的关键课题，也是广州擎立一直在改进的技术。