Каковы причины коррозии теплообменников? 

Существует множество типов теплообменников, которые широко применяются в химическом производстве и играют важную роль, являясь универсальным оборудованием для многих отраслей промышленности. В процессе эксплуатации теплообменники часто подвергаются коррозии. Каковы же причины этого явления? Ниже представлено краткое описание.
1. Выбор материалов для теплообменника: решающим фактором при выборе материала является его экономичность. Материалы труб включают нержавеющую сталь, медно-никелевые сплавы, сплавы на основе никеля, титан, цирконий и т. д. За исключением случаев, когда в промышленности нельзя использовать сварные трубы, применяются именно они. Коррозионностойкие материалы используются только для трубного пространства, в то время как материалом кожуха является углеродистая сталь.
2. Коррозия металла теплообменника

①. Селективная коррозия: явление, при котором один из элементов сплава вследствие коррозии преимущественно переходит в среду, называется селективной коррозией.
②. Питтинговая коррозия: коррозия, сосредоточенная в отдельных небольших точках на поверхности металла и имеющая значительную глубину, называется питтинговой коррозией, или точечной коррозией.
③. Щелевая коррозия: в щелях на поверхности металла и в закрытых местах возникает интенсивная щелевая коррозия.
④. Эрозионная коррозия: эрозионная коррозия — это вид коррозии, ускоряющийся вследствие относительного движения между средой и поверхностью металла.
⑤. Межкристаллитная коррозия: Межкристаллитная коррозия — это вид коррозии, при котором преимущественно разрушаются границы зерен и прилегающие к ним области металла или сплава, в то время как сами зерна корродируют значительно меньше.
⑥. Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) и коррозионная усталость: SCC — это разрушение материала в определенной системе «металл-среда», вызванное совместным воздействием коррозии и растягивающих напряжений.
⑦. Водородное повреждение: В растворах электролитов металл может подвергаться разрушению, вызванному наводороживанием в результате коррозии, травления, катодной защиты или гальванического покрытия.

3. Влияние охлаждающей среды на коррозию металлов. В промышленности в качестве охлаждающей среды чаще всего используют различную природную воду. На коррозию металлов влияют многие факторы; основные из них и их влияние на несколько часто используемых металлов:
1) Растворённый кислород: растворённый в воде кислород выступает окислителем в катодном процессе, поэтому он, как правило, способствует коррозии. Когда концентрация кислорода в воде неоднородна, образуются кислородные гальванические элементы, вызывающие локальную коррозию. Для углеродистой стали, низколегированной стали, медных сплавов и некоторых марок нержавеющей стали растворённый кислород является самым важным фактором, влияющим на их коррозионное поведение в воде.
2) Другие растворённые газы: при отсутствии кислорода в воде CO2 вызывает коррозию меди и стали, но не способствует коррозии алюминия. Следовые количества аммиака коррозируют медные сплавы, но не влияют на алюминий и сталь. H2S усиливает коррозию меди и стали, но не влияет на алюминий. SO2 снижает pH воды, что увеличивает её агрессивность по отношению к металлам.
3) Жёсткость: как правило, при повышении жёсткости пресной воды коррозия таких металлов, как медь, цинк, свинец и сталь, уменьшается. Очень мягкая вода обладает высокой коррозионной активностью; в такой воде не рекомендуется использовать медь, свинец и цинк. Напротив, свинец коррозионно стоек в мягкой воде, но подвержен точечной коррозии (щёлевой коррозии) в воде с высокой жёсткостью.
4) Значение pH: сталь корродирует меньше в воде с pH>11, при pH<7 коррозия усиливается.
5) Влияние ионов: хлорид-ионы могут разрушать поверхность пассивных металлов, таких как нержавеющая сталь, провоцируя местную коррозию или SCC.
6) Влияние накипи: накипь CaCO3 в пресной воде. Слой CaCO3 неблагоприятен для теплообмена, но благоприятен для предотвращения коррозии.

4. Влияние процесса теплопередачи на коррозию: коррозионное поведение металла в условиях теплопередачи и без нее различается. Как правило, теплопередача усиливает коррозию металла, что особенно заметно в условиях кипения, испарения или перегрева. В различных средах или для различных металлов влияние теплопередачи также неодинаково.
5. Методы защиты от коррозии: понимание причин различных видов коррозии теплообменников и правильный выбор мер защиты позволяют... Существует множество типов теплообменников, которые широко применяются в химическом производстве и играют важную роль, являясь универсальным оборудованием для многих отраслей промышленности. В процессе эксплуатации теплообменников часто возникает коррозия. Каковы же причины этого явления? Ниже приведено краткое описание.

1. Выбор материалов для теплообменника: решающим фактором при выборе материала является его экономичность. Материалы труб включают нержавеющую сталь, медно-никелевые сплавы, сплавы на основе никеля, титан, цирконий и т. д. За исключением случаев, когда в промышленности нельзя использовать сварные трубы, применяются именно они. Коррозионностойкие материалы используются только для трубного пространства, в то время как материалом кожуха является углеродистая сталь.

2. Коррозия металла теплообменника

1) Принцип коррозии металлов: коррозия металлов — это разрушение металла под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды, часто в сочетании с физическими, механическими или биологическими факторами, то есть разрушение металла под воздействием среды, в которой он находится.
2) Несколько распространенных типов коррозионного разрушения теплообменников:

а. Равномерная коррозия: коррозионное разрушение, возникающее на всей поверхности, подверженной воздействию среды, или на значительной площади и являющееся макроскопически равномерным, называется равномерной коррозией.
b. Контактная коррозия: при контакте двух металлов или сплавов с различными потенциалами и их погружении в раствор электролита между ними протекает электрический ток; при этом скорость коррозии металла с более положительным потенциалом снижается, а металла с более отрицательным потенциалом — увеличивается.
c. Селективная коррозия: явление, при котором один из элементов сплава вследствие коррозии преимущественно переходит в среду, называется селективной коррозией.
d. Питтинговая коррозия: коррозия, сосредоточенная в отдельных небольших точках на поверхности металла и имеющая значительную глубину, называется питтинговой коррозией, или точечной коррозией.
e. Щелевая коррозия: в щелях на поверхности металла и в закрытых местах возникает интенсивная щелевая коррозия.
f. Эрозионная коррозия: эрозионная коррозия — это вид коррозии, ускоряющийся вследствие относительного движения между средой и поверхностью металла.
g. Межкристаллитная коррозия: Межкристаллитная коррозия — это вид коррозии, при котором преимущественно разрушаются границы зерен и прилегающие к ним области металла или сплава, в то время как сами зерна корродируют значительно меньше.
h. Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) и коррозионная усталость: SCC — это разрушение материала в определенной системе «металл-среда», вызванное совместным воздействием коррозии и растягивающих напряжений.
i. Водородное повреждение: металлы в растворах электролитов могут подвергаться разрушению, вызванному наводороживанием в результате коррозии, травления, катодной защиты или гальванического покрытия.
3. Влияние охлаждающих сред на коррозию металлов. Наиболее часто используемой охлаждающей средой в промышленности являются различные природные воды. Существует множество факторов, влияющих на коррозию металлов; ниже приведены основные факторы и их влияние на некоторые распространенные металлы:

1）Растворенный кислород: Растворенный в воде кислород является окислителем, участвующим в катодном процессе, поэтому он обычно способствует коррозии. При неравномерной концентрации кислорода в воде образуется концентрационный гальванический элемент, что приводит к локальной коррозии. Для углеродистой стали, низколегированной стали, медных сплавов и некоторых марок нержавеющей стали растворенный кислород является наиболее важным фактором, влияющим на их коррозионное поведение в воде.

2）Другие растворенные газы: В отсутствие кислорода в воде CO2 вызывает коррозию меди и стали, но не способствует коррозии алюминия. Микроколичества аммиака вызывают коррозию медных сплавов, но не влияют на алюминий и сталь. H2S способствует коррозии меди и стали, но не влияет на алюминий. SO2 снижает значение pH воды, повышая коррозионную агрессивность воды по отношению к металлам.

3）Жесткость: Как правило, повышение жесткости пресной воды снижает коррозию таких металлов, как медь, цинк, свинец и сталь. Очень мягкая вода обладает высокой коррозионной активностью; в такой воде не рекомендуется использовать медь, свинец и цинк. Напротив, свинец устойчив к коррозии в мягкой воде, но подвержен питтинговой коррозии в воде с высокой жесткостью.

4）Значение pH: Коррозия стали незначительна в воде с pH > 11 и увеличивается при pH < 7.

5）Влияние ионов: хлорид-ионы могут разрушать поверхность пассивированных металлов, таких как нержавеющая сталь, вызывая питтинговую коррозию или SCC.

6）Влияние накипи: накипь CaCO3 в пресной воде. Слой накипи CaCO3 неблагоприятен для теплопередачи, но способствует предотвращению коррозии.

4. Влияние процесса теплопередачи на коррозию: коррозионное поведение металла в условиях теплопередачи и без нее различается. Как правило, теплопередача усиливает коррозию металла, что особенно заметно в условиях кипения, испарения или перегрева. В различных средах или для различных металлов влияние теплопередачи также неодинаково.

5. Методы защиты от коррозии: зная причины различных видов коррозии теплообменников и рационально выбирая меры защиты, можно обеспечить эффективную эксплуатацию оборудования.