不銹鋼板式換熱器的失效分析

　　不銹鋼換熱器可稱作不銹鋼板式換熱器，也可直接叫做板式換熱器，是一種使用場合較多的換熱器,特別是在賓館、飯店等公共場所,不銹鋼板式換熱器作為熱量交換的重要設備,使用更為廣泛。

　　由于氯離子對不銹鋼有腐蝕，而板式換熱器大多使用水或水蒸氣作為熱交換介質,很多單位為了節約成本,使用自來水作為介質,在一定的壓力和氯離子的作用下,很多不銹鋼板式換熱器都發生了腐蝕。要解決或減少這類事故的發生,首先需要清楚發生這類腐蝕的產生的原因、腐蝕的類型及具體的預防措施。

　　一、不銹鋼板式換熱器腐蝕的案例介紹

　　一般這些腐蝕大多發生在靠近水的一側。在同樣承受內壓和接觸含氯離子的自來水的情況下,隨著水的工作溫度不同,腐蝕形態也不一樣。其中有的發生應力腐蝕開裂,另外有的發生嚴重的孔蝕。對發生應力腐蝕的板式換熱器進行觀察分析,發現外壁上沒有點腐蝕存在;而對發生嚴重孔蝕的板式換熱器進行宏觀檢查,也未發現表面裂紋,再進行100%表面著色探傷,內壁也未發現裂紋。

　　二、不銹鋼板式換熱器腐蝕的原因分析

　　按照《壓力容器安全技術監察規程》水壓試驗的要求,在對不銹鋼材料進行壓力試驗時,水中的氯離子含量不應超過25mg/l。因此,在使用過程中,也應限制水中氯離子的含量。由于不銹鋼板式換熱器中的不銹鋼不耐氯離子腐蝕。通常原水中的氯離子含量為40～50mg/l,較少時為30～40mg/l,較多時為70～80mg/l,發生海水倒灌時更可達到100mg/l。而我們日常生活中的自來水,為了滅菌,還需要用氯氣進行處理,又額外增加了氯離子的含量。氯離子的增多,使得不銹鋼板式換熱器發生腐蝕的概率大大增加,也是換熱器殼程發生貫穿性氣孔,引起泄漏。

　　對使用條件進行分析發現:例：某飯店發生點腐蝕穿孔的板式換熱器，如此板式換熱器采用SUS304材質。為了延緩結垢,加熱水出口的溫度控制在55～65℃之間。這類板式換熱器近水側沒有發生應力腐蝕,全面檢驗時內外壁也沒有發現裂紋,但在焊縫區域發生了嚴重的點腐蝕穿孔。不銹鋼板式換熱器通過審查原始資料,由于此板式換熱器采用SUS304材質,采用氬弧焊焊接 ,在焊后緩慢冷卻的過程中,Cr33C6從固溶體中析出 ,耐腐蝕性能降低。經過處理的抗腐蝕性能甚至低于普通碳素鋼。

　　而對發生應力腐蝕的板式換熱器進行分析發現,這種板式換熱器的近水側殼體在90～95℃溫度下產生了應力腐蝕。應力腐蝕裂紋集中出現在近水側殼體頂封頭與筒體的環焊縫上,并大多發源于弧坑處。

　　三、阻止不銹鋼板式換熱器腐蝕預防措施

　　要提高防腐蝕性能,主要可以從兩個方面入手,一是提高制造質量,二是盡量避免或控制氯離子與不銹鋼板式換熱器的接觸。

　　通過對比發現,使用316不銹鋼制造的板式換熱器,雖然使用環境(水)中的氯離子含量較高,但迄今為止還未在檢驗中發現有腐蝕情況發生。因此,首先應選用耐孔蝕能力較好的不銹鋼作為殼體材料,如316或316L。由于18-8不銹鋼中加入了2%的Mo,其耐腐蝕能力大大增加了。焊接時盡量采用氬弧焊而不是電弧焊進行焊接。不銹鋼板式換熱器在保證焊縫熔合質量的基礎上,應嚴格控制焊接工藝參數,采取小線能量、多道焊的方法,避免焊縫產生局部過熱。

　　要控制氯離子與殼體的接觸,主要采用隔離的方法。目前我國主要采用非金屬防腐蝕涂料進行隔離。在壓力容器中常用的有生漆、環氧樹脂漆等,由于這些非金屬材料附著力強,漆膜堅韌、耐磨、耐溫,而且成本低廉,因此不僅使用方便,而且可以大大提高不銹鋼換熱器的使用性能。

　　四、結論

　　(1)不銹鋼板式換熱器在不同的使用條件下會發生應力腐蝕和點腐蝕。

　　(2)通過控制制造材料和工藝參數,提高制造質量,并對容器進行隔離處理,就可以避免或減少腐蝕的發生。

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