涂料覆盖法对碳钢防腐蚀是一种很有效的方法。它所形成的连续的牢固薄膜使碳钢与水完全隔绝,实际上是使碳钢不产生电化学腐蚀。用于碳钢换热器水侧的涂料一般是环氧树脂类的涂料,有热固型或冷固型。目前国内广泛使用效果较好的是CH-784涂料,是一种热固型涂料。故以此为例介绍涂料覆盖的方法。
(1)CH-784涂料的组成 它是一种改性环氧树脂,主成分是环氧树脂与丁酯化三聚氰胺甲醛树脂。二者在加热烘烤下交联固化成膜。在180~200℃烘烤时,环氧基发生开环反应,使各层涂料结合成为致密的整体。所形成的膜强度好、附着力强、光滑致密、抗水渗透性好。
该涂料的底漆中加入了磷酸锌及铬酸锌,起钝化缓蚀作用;加入了铝粉及氧化铁红,能增加膜的封闭作用并提高耐热性。面料中加入了三氧化二铬,使涂料的化学稳定性增强,耐酸碱腐蚀、封闭性好。
(2)涂料的涂覆 涂料总厚度要求200~250μm,一般涂底漆2层、面漆4层。涂敷工序大致为:清理、除锈、除油等表面处理;涂底漆、面漆,烘烤,修整。管程换热器一般采用灌注法。即换热器整体组装后使其直立,灌入漆。这种方法用漆量少,管下流出的漆可循环使用。壳程换热器可以整体在喷淋槽中滚动喷淋,也可单根喷涂(或涂刷)后再组装。
(3)涂料的热固化 涂料涂覆之后需烘烤加热固化,在140℃以上开始发生交联反应,在180~200℃完全固化。这种热固型涂料适合于大多数水冷器。因大多数水冷却器的工艺介质入口温度在100~200℃,有的达200℃以上,所以水侧壁温可能近100℃,热固型涂料牢固耐热,使用安全,不易脱落。冷固型涂料的适用性不够广,当水冷器的入口工艺介质温度>100℃时,曾发生涂料脱落,造成局部小阳极腐蚀、加速泄漏的情况。但在入口工艺介质温度为60余摄氏度的一台壳程水冷却器上使用了冷固型涂料,效果却良好,多年未损坏。
(4)涂料的传热效果 CH-784涂料的热导率为0.49W/(m·K),如按涂敷厚度为200~250μm计,会增加热阻4.1×10-4~5.1×10-4 m2·K/W。按敞开式循环冷却水系统对换热器水侧污垢热阻值的要求,只允许增加1.72×10-4 m2·K/W或3.44×10-4 m2·K/W,显然涂敷涂料后增加的热阻是会影响传热效果的。故新设计水冷却器如采用涂料防腐时,应考虑涂料影响传热的因素,适当增加传热面积。但是涂料又有其对传热十分有利的一面,即其表面光滑疏水,不易滞留沉积物。特别是对壳程水冷器的传热非常有利。因为未涂敷涂料的壳程水冷却器往往积垢很厚,其污垢热阻值实际上大于1.72×10-4 m2·K/W或3.44×10-4 m2·K/W很多倍,有可能达到40×10-4m2·K/W或更高,所以涂敷涂料之后实际上会提高壳程水冷却器的传热效率。
用CH-784涂料的换热器使用寿命的长短关键在于涂敷质量,应由有经验和有条件有资质的单位涂敷。国内外的换热器都曾有使用该种涂料的经验,并获得很好的效果。