【知识分享】换热器的腐蚀类型

小琅

概述

由于工业用水中含有杂质而造成工业用水对大部分金属产生腐蚀。金属在水中的腐蚀为电化学腐蚀，电化学腐蚀又分全面腐蚀和局部腐蚀。如果腐蚀分布在整个金属表面上，就称为全面腐蚀，但它可以是均匀的，也可以是不均匀的。如果腐蚀破坏主要集中在一定的区域，而其他部分未被腐蚀，则这种腐蚀破坏形态称为局部腐蚀。局部腐蚀比全面腐蚀更危险。腐蚀面积越小，点蚀越深，危害也越大。实际上引起热交换器穿孔的主要原因往往是点蚀。水中杂质对腐蚀影响最大的是来自空气中的溶解氧；另一种最常见的引起腐蚀的物质是水中的溶解盐类，其中最主要的是氯化物。金属在水中的腐蚀类型大致有以下几类：

溶解氧腐蚀

这种腐蚀是由于碳钢与溶于水中的氧作用生成铁的氧化物所致。这类腐蚀往往是不均匀的全面腐蚀。但如果水质较硬，也有可能出现局部腐蚀。

电偶腐蚀

如果设备中的某些零部件用不同的金属材料制成，它们又相互连接并置于水中，则由于不同材料的金属的电极电位不同而形成电偶电池，这时所产生的腐蚀为电偶腐蚀。最常见的例子是碳钢与铜之间的电偶合而加速钢的腐蚀。

缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是由于金属与覆盖物（金属或非金属）之间形成特别小的缝隙，使缝隙内的介质处于滞流状态，而且这种介质中存在危害性阴离子(Cl-)时所产生的一种腐蚀形式。如，热交换器的法兰连接面、锈层和垢层下面等处均可能产生。热交换器的穿孔常常由于缝隙腐蚀所引起。

点腐蚀

点蚀是一种特殊的局部腐蚀，导致在金属上产生小孔，严重时可使设备穿孔。点蚀主要发生在像铝、钛、不锈钢等一类能自钝化（包括有钝化膜）的材料在含有溶解氧和危害性阴离子(主要是Cl-)的介质中。一般说来对点蚀敏感的金属，在有缝隙的情况下也特别容易产生缝隙腐蚀。在所有的材料中，不锈钢对点蚀最敏感。

应力腐蚀开裂(SCC)

金属在拉应力和腐蚀介质的联合作用下所引起的开裂，称为应力腐蚀开裂，习惯上用SCC来表示。对于不锈钢、钛合金、铝合金，有时甚至碳钢等材料在通入含Cl-的气体介质中，由于应力的作用，很容易产生应力腐蚀开裂。如下图所示的一台垂直安装的不锈钢热交换器，冷却水在管外，工艺介质在管内。因为设计上的不合理，管的上部不能充满冷却水而出现了死角。在冷却水的流动过程中，由于冷却水的飞溅作用使死角成为干、湿交替的部位。即使冷却水的盐度很低，但在这个干湿交替部位由于冷却水不断被浓缩，盐度不断增高，胀管部位的张应力和高温促使管子在缝隙处很快开裂。

磨损腐蚀

由于介质的运动速度大，或介质与金属构件相对运动速度大，导致构件局部表面受到严重的腐蚀损坏，这类腐蚀称为磨损腐蚀。磨损腐蚀是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和对新裸露金属表面的漫蚀作用的综合结果。磨损腐蚀又可分为湍流腐蚀和空泡腐蚀两种。湍流腐蚀发生在设备的某些特定部位，如热交换器管的入口端，由于流速的突然增大在该处形成湍流，使金属表面受到很大的扰动（切应力），从而引起的腐蚀。空泡腐蚀又称气蚀。它是在流体与金属构件作相对运动时，在金属表面局部地区产生涡流，因而伴随有汽泡在金属表面迅速生成和破灭，由此对金属表面产生冲击而导致腐蚀。

氢危害

它表示由于氢的存在或和氢作用而使金属遭受的损害，包括：氢鼓泡、氢脆、脱碳、氢腐蚀四种。如，碳钢与低合金钢在含硫化氢的地热水中就可能发生氢脆。

微生物腐蚀

微生物腐蚀是一种特殊类型的腐蚀，它很难单独存在，往往总和电化学腐蚀同时发生。产生微生物腐蚀的最主要原因是由于污泥积聚，污泥覆盖下的金属表面是贫氧区，由于氧浓差电池的作用使金属遭受局部腐蚀。此外，由于微生物的繁殖产生了特殊的腐蚀环境，使腐蚀加剧。例如，冷却水系统中沉积的河底淤泥含有硫酸盐还原菌，这是一种腐蚀性很强的细菌，它能把硫酸盐还原成硫化物。