探讨：空调换热器腐蚀对系统性能的影响

     本期我们一起来了解下空调换热器腐蚀，以及腐蚀对系统性能的影响 。

一、 换热器腐蚀的发生及肌理      

         

在现代工业和生活中，空调系统扮演着至关重要的角色，而换热器则是空调系统中的核心部件。换热器的主要功能是通过金属壁面将热量从一个流体传递到另一个流体。  

然而， 这些流体可能含有各种腐蚀性物质，如羧酸等有机分解产物，它们与金属材料相互作用，导致换热器表面的腐蚀。 这种腐蚀通常是在高温、高压及其他恶劣环境下加剧，特别是在存在还原气体和周期性负载的情况下。  

其本质是在腐蚀环境中金属由元素态变为化合物，同时放出能量。

金属腐蚀后生成化合物，是从不稳定的高能态变为较稳定的低能态，就像水从高处往低处流一样，是自发进行的   （图1a）。

但在两种情况下这种自发过程会受到阻碍。其一是，在高点A和低点B之间有一重障碍C，C的能量比A高。物质A必须首先获得额外能量以超越C的能量时，A到B的反应才能进行。这一额外能量称为活化能（图1b）。

所以，腐蚀虽然是自发反应，但是在许多情况下，可以使反应变得缓慢，以致变为无害。有时需要借助于少量的腐蚀，例如铜表面生成很薄的氧化膜后，腐蚀就会变得非常缓慢。

 

二、 换热器腐蚀的类型      

               

（设备常见的63种腐蚀）

换热器腐蚀的类型繁多，常见的包括点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和高温腐蚀。这些腐蚀类型通常与金属材料的化学性质、工作环境以及流体中的腐蚀性成分有关。例如，点蚀可能由于局部化学环境不均匀而发生，而应力腐蚀则是由于金属在受力和腐蚀环境共同作用下发生破裂。

三、 腐蚀对换热器性 能的影响      

         

  腐蚀对换热器的影响是多方面的。

首先，它会降低换热器的热效率，因为腐蚀导致的表面粗糙增加了热阻。

其次，腐蚀可能导致金属壁面强度下降，增加了发生泄露的风险。

此外，腐蚀产物可能堵塞管道，影响流体的正常流动。

长期来看，这些因素将导致空调系统的整体性能下降，能效降低，维修成本增加。  

 

 

 

四、 抗腐蚀手段和措施      

         

为了有效防止换热器腐蚀，采取适当的预防和控制措施是至关重要的。这些措施包括优化设计、选择适合的材料、改善操作条件等。  

1、防止换热器腐蚀的最根本的方法是采用能耐介质腐蚀的金属和非金属材料   ，或采取有效的防腐蚀措施。

1)金属隔离层

在换热器与腐蚀介质接触的表面，通过一定的方法覆盖上一层耐腐蚀性较强的金属或合金，隔绝腐蚀介质与换热器的表面接触，常用的方法有衬里、金属堆焊、复合板、复合管和金属喷涂、渗金属等。

2)涂料保护

在换热器与腐蚀介质接触的表面，通过一定的涂覆方法，覆盖上一层耐腐蚀的涂料保护层，以避免与腐蚀介质直接接触，这是一种最经济有效的方法。

2、对防腐涂料的要求有以下三点：

(1)涂层要有较好的耐蚀性。涂料所形成的涂层，在接触各种酸、碱、盐、工业污水和污染大气等腐蚀介质时，应比较稳定，涂层既不能被腐蚀所溶解、溶胀或分解，也不能与介质起化学反应生成新的有害物质。

(2)涂层要有较好的防渗性，涂层在接触渗透性较大的液体和气体介质时，能较好地阻止渗透；涂层的防渗性除涂料本身的品质外，涂层的层数和厚度，也是达到较好防渗性必要条件，必须达到规定的涂层和厚度。

(3)涂层要有较好的附着力和柔韧性。不能因为换热器的振动或轻微变形就脱落，并要求涂层有一定的机械强度。

(4)涂层必须在运输、安装过程中保护好。

3)电化学保护

采用阴极保护和阳极保护两种。阴极保护是利用外加直流电源，使金属表面变为阴极而达到保护的目的。此法耗电量大，费用高，用得不多。阳极保护是把被保护的换热器接以外加电源的阳极，使金属表面生成钝化膜，从而得到保护。

3、防止应力腐蚀也特别重要。

换热管的应力腐蚀多发生在管和管板焊接部位，以及管与折流板交界处。这些部位都有局部应力集中，在腐蚀介质状态条件下，易产生应力腐蚀，表现为焊接部位出现裂纹；管与管板间的间隙，易产生CI-的聚集及氧的浓差，从而容易在管表面形成点坑或缝隙腐蚀，使它成为SCC（应力腐蚀开裂）的裂源。管子与折流板交界处，往往是由于管子长，折流板多，管子稍有弯曲，容易造成管壁与折流板处产生局部应力集中，加之间隙的存在，故其交界处成为应力腐蚀的薄弱环节。对于换热器的应力腐蚀，可采取以下方法防护：

1)消除CI-浓缩积聚的条件

对管子与管板采用新型连接结构——内孔焊接，这样可以从根本上消除管头的缝隙，杜绝Cl-在这里浓缩的可能性。

2)胀管段应占全管板厚度

目前消除管与管板间隙最简单实用的做法是强度焊加贴胀，但胀管深度应达管板底部，以消除全部缝隙。目前绝大多数制造厂和检修单位，采用的多辊式挤压机械胀管法，使管子产生塑性变形以及加工硬化现象，产生很大的残余应力。因此，对强应力腐蚀介质下的换热器，应对管板进行消除应力热处理。而采用静压式液袋、橡胶胀管法可大大降低管子外表面的拉伸应力。

近年来，空调换热器腐蚀领域的研究取得了显著进展。学者们不仅关注于腐蚀现象本身，还致力于开发更高效的腐蚀检测和评估方法。例如，通过使用先进的成像技术和电化学分析方法，研究人员可以更精确地识别和量化腐蚀程度。这些技术在早期识别潜在的腐蚀问题方面发挥着重要作用，有助于及时采取防护措施。

此外，材料科学的进展也在推动抗腐蚀技术的发展。新型合金和表面处理技术，如纳米涂层和表面改性，正在被研究和应用，以增强换热器的耐腐蚀性能。这些材料和技术不仅提高了换热器的耐用性，还有助于提高能效和降低运行成本。

在操作和维护方面，更智能的监控系统和维护策略也在逐渐得到应用。通过实时监测换热器的运行状况和性能指标，可以更早地发现腐蚀问题并采取相应措施。例如，采用物联网技术连接的传感器可以提供实时数据，帮助运维人员优化运行参数，从而减轻腐蚀的风险。

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