Korrosionsanalyse von Rohrgehäuse-Wärmeaustauschern

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Die Materialien für Rohrgehäuse-Wärmeaustauscher bestehen in der Regel aus Kohlenstahl, Edelstahl und Kupfer. Bei Rohrplatten aus Kohlenstahl kommt es beim Einsatz als Kühler oft zu Korrosionsproblemen an den Schweißnähten zwischen den Rohrplatten und den Rohren. Dadurch entstehen Lecks, wodurch Stoffe in das Kühlsystem gelangen und die Umwelt verschmutzt wird – außerdem kommt es zu Materialverschwendung. 　　Bei der Herstellung von Rohrgehäuse-Wärmeaustauschern wird die Verbindung zwischen dem Rohrplatten und den Rohren in der Regel durch manuelle Schweißarbeit hergestellt. Die Schweißnähte weisen dabei unterschiedliche Mängel auf, wie beispielsweise Einbuchtungen, Lufteinschlüsse oder Schlacke. Zudem ist die Spannungsverteilung in den Schweißnähten ungleichmäßig. Beim Gebrauch kommt der Rohrplattenbereich in der Regel in Berührung mit Industriekühlmittel. Die Verunreinigungen, Salze, Gase und Mikroorganismen im Industriekühlmittel können zu einer Korrosion der Rohrplatten sowie der Schweißnähte führen. Das ist das, was wir als elektrochemische Korrosion bezeichnen. Studien zeigen, dass in Industriewasser – egal ob es sich um Süßwasser oder Meerwasser handelt – verschiedene Ionen sowie gelöster Sauerstoff vorhanden sind. Die Konzentrationen der Chloride und des Sauerstoffs spielen eine wichtige Rolle bei der Art der Korrosion von Metallen. Außerdem beeinflusst die Komplexität der Metallstruktur auch die Art der Korrosion. Daher besteht die Korrosion an den Schweißnähten zwischen Rohrplatte und Rohren hauptsächlich aus Lochkorrosion und Spaltkorrosion. Auf den ersten Blick weist die Oberfläche der Rohrplatten viele Korrosionsprodukte und Ablagerungen auf, sowie Vertiefungen unterschiedlicher Größe. Bei Verwendung von Meerwasser als Medium tritt außerdem Elektrodenkorrosion auf. Chemische Korrosion ist die Korrosion durch ein Medium. Wenn die Rohrplatten von Wärmeaustauschern mit verschiedenen chemischen Medien in Berührung kommen, werden sie durch diese chemischen Medien korrodiert. Außerdem kann es zwischen der Rohrplatte des Wärmetauschers und den Wärmetauscherrohren zu einer gewissen Bimetallkorrosion kommen. 　　Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die wichtigsten Faktoren, die die Korrosion von Shell-and-Tube-Wärmeaustauschern beeinflussen, sind: (1) Zusammensetzung und Konzentration der Flüssigkeit: Die Auswirkungen der Konzentration sind unterschiedlich – in Salzsäure ist beispielsweise je höher die Konzentration, desto stärker ist die Korrosion. Kohlenstahl und Edelstahl leiden in Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 50 % am stärksten unter Korrosion. Wenn die Konzentration auf über 60 % ansteigt, nimmt die Korrosion hingegen stark ab ； 　　(2) Verunreinigungen: Schädliche Verunreinigungen umfassen Chloridionen, Sulfidionen, Cyanidionen, Ammoniumionen usw. Diese Verunreinigungen können unter bestimmten Umständen zu erheblicher Korrosion führen ； 　　(3) Temperatur: Korrosion ist eine chemische Reaktion. Jeder Anstieg der Temperatur um 10 °C führt dazu, dass die Korrosionsgeschwindigkeit um etwa das 1- bis 3-fache zunimmt – es gibt jedoch auch Ausnahmen ； 　　(4) pH-Wert: Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der pH-Wert ist, desto stärker ist die Korrosion des Metalls ； 　　(5) Strömungsgeschwindigkeit: In den meisten Fällen ist je höher die Strömungsgeschwindigkeit, desto stärker ist auch die Korrosion.