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由于化學(xué)鍍Ni-P技術(shù)從高等院校研究轉(zhuǎn)換為廠家生產(chǎn),從小工件生產(chǎn)較快地演變?yōu)閾Q熱器大工件的施鍍、工藝與質(zhì)量管理難免出問題,如預(yù)處理與施鍍控制等,若稍有松懈,就會帶來麻煩。隨著Ni-P鍍層換熱器應(yīng)用逐漸增多,相應(yīng)的由于鍍層質(zhì)量而帶來的失效事故也時有發(fā)生,有時鍍層換熱器使用壽命甚至遠(yuǎn)低于碳鋼。追究原因主要是鍍層有微孔與孔隙,這就失去了屏障作用。雖然有時鍍層的孔隙在使用過程中因形成不溶性腐蝕產(chǎn)物被堵塞,使基體不致于腐蝕,但鋼基體鍍層在酸性環(huán)境,如含HCl、H2SO4等介質(zhì)中不可能形成不溶性產(chǎn)物,尤其在溫度較高的腐蝕環(huán)境中,由于Cl-、S2-等侵蝕性離子通過鍍層孔隙滲透到鋼基體,使電位較正的Ni-P與較負(fù)的Fe之間形成電位差,產(chǎn)生嚴(yán)重電偶腐蝕,使小孔擴(kuò)展為孔腔,最后使管壁泄漏。理論上Ni-P化學(xué)鍍層上可達(dá)到無孔隙,但實際工程中很難得到無孔隙鍍層。某根管子某部位鍍層針孔而造成的泄漏將造成整臺換熱器的事故停車。
為減少Ni-P鍍層的缺陷,提高耐腐蝕性與設(shè)備使用壽命,可采用如下對策:(1)嚴(yán)格控制化鍍工藝,消除不必要的鍍層缺陷。如加強鍍液分析,保持鍍液中主鹽與還原劑含量相對穩(wěn)定,PH處于最佳范圍。鍍液最好應(yīng)有自動管理系統(tǒng)。鍍液老化應(yīng)予以報廢。加強鍍液過濾,采用1～5μm濾孔的過濾機或過濾袋,以除去外來或化鍍過程中產(chǎn)生的各種雜質(zhì)。尤其是鍍液組份穩(wěn)定劑中鉛、鎘或硫會使鍍層的耐蝕性降低,故應(yīng)控制與改進(jìn)。增加空氣攪拌也能減少鍍層缺陷與粗糙。(2)增加鍍層厚度,國外用于防腐目的的鍍層厚度推薦為75μm(3mils)[8],如化工用換熱器Ni-P鍍層厚即是75μm[1]。而國內(nèi)一般廠家施鍍厚度多為40～60μm,有的鍍層還不到此數(shù),如<25μm,易造成早期失效。但追求較高厚度,會使成本增加。(3)正確進(jìn)行預(yù)處理,如在常規(guī)堿洗除油前增加一道烘烤工序。除銹不宜用噴砂,應(yīng)采用高效的酸洗工藝。活化液應(yīng)經(jīng)常更新等措施,以減少孔隙率與提高結(jié)合力。(4)選擇合適的絡(luò)合劑,鍍液中絡(luò)合劑種類與鍍層孔隙率有關(guān)。試驗證實,使用磷酸、乳酸,鍍層的耐蝕性較好。(5)采用Ni-W-P,Ni-Sn-P三元化學(xué)鍍,其鍍層孔隙率較少,即耐蝕性優(yōu)于Ni-P鍍層。如在Ni-P鍍底層上再鍍以Ni-W-P或Ni-Sn-P,比單一Ni-P鍍層耐蝕性有提高。(6)Ni-P鍍后進(jìn)行鈍化處理,一般采用鉻酸或重鉻酸鹽溶液處理,實際上耐蝕性提高有一定限度。(7)Ni-P鍍后進(jìn)行有機涂料封孔處理,但需解決鍍層與涂層的結(jié)合問題。(8)確保鍍層中P含量>10%,鍍層的鈍化程度和抗蝕性能一般與鍍層內(nèi)P含量有關(guān),含P量>10%的Ni鍍層,其抗蝕性比含P量低的鍍層要好。如含P量從10.5%降至4.5%,耐蝕性降為原來的1/3。(9)Ni-P鍍層耐蝕性還與設(shè)備使用溫度有關(guān),應(yīng)避免在較高溫度下使用。200℃以下對鍍層結(jié)構(gòu)無影響,因而耐蝕性幾乎不變。在260℃以上鍍層結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化,鍍層內(nèi)形成Ni3P顆粒,若在400℃以上鍍層開始結(jié)晶,失去非晶態(tài),而且折出的Ni3P,使鎳鍍層中P含量下降,導(dǎo)致耐蝕性大大降低(雖提高了硬度與耐磨性),形成的Ni3P還會使鍍層收縮和形成微裂紋,使基體直接受到介質(zhì)侵蝕。一般建議在380℃以下使用。6鍍層+涂層聯(lián)合防腐換熱器的開發(fā)
根據(jù)實際需要,可以針對性地選用耐高溫、而腐蝕、防結(jié)垢結(jié)焦的有機涂料,如含氟涂料,這樣組成的復(fù)合涂鍍技術(shù)將有令人滿意的使用效果。鍍層+涂層聯(lián)合防腐蝕技術(shù)工藝流程:堿性除油→水洗→酸洗除銹→水洗→活化→水洗→化學(xué)鍍Ni-P→水洗→活化→鈍化→水洗→烘干→涂底漆→烘干涂面漆→烘干→質(zhì)量檢驗7小結(jié)
當(dāng)前石化企業(yè)換熱器防腐問題越來越突出,化學(xué)鍍Ni-P技術(shù)應(yīng)運而生,已成為解決這一問題的重要手段。但由于一些化鍍廠家工藝與質(zhì)量控制不嚴(yán),造成了一些鍍層設(shè)備失效事例。造成這種失效的主要原因是鍍層存在微孔。為解決鍍層孔隙較高的弊病,開發(fā)了各種封孔技術(shù),尤其是在Ni-P鍍層基礎(chǔ)上,通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理,形成中間層,再涂敷有機涂料,形成三層復(fù)合涂鍍防腐技術(shù),有望能以相對較低的成本,順利解決溫度較高,含Cl-、H2S等腐蝕性較強的工藝介質(zhì)的換熱器防腐防垢防焦的難題,可代替不銹鋼,并完全可排除不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破裂的危險。當(dāng)然這應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際工況條件(介質(zhì)與溫度),針對性地對換熱器芯子外殼,管程或整體選用Ni-P鍍層,有機涂層或Ni-P鍍層+有機涂層,建議根據(jù)國內(nèi)外的成功經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計與選用,并應(yīng)加強產(chǎn)品的質(zhì)量檢測。
