抚顺石化合成洗涤剂厂乙氧基化车间 辽宁抚顺 113004
摘要：我国经济正处于快速发展的阶段，各行业的发展都取得了显著的提升，但是在板式换热器制造业而言，其发展并未取得相应的速度和进展，仍然以常规性的经验式生产为主流模式，并未能赶上国际先进的水平与模式，极大的约束了板式换热器制造领域的进一步发展壮大。
关键词：板式换热器；失效原因；维修方法
1板式换热器概述
1.1主要优点分析
第一，板式换热器在换热器领域属于体积最小的种类，因此其内部的结构极为细小和精密，对生产水平要求很高。
第二，为了提高换热器的工作效率，在工作过程中此类型的换热器利用垫片体系实现工作内空间与大气空间的阻隔。
第三，半焊式与可拆式板式换热器拥有比较强的适应功能。
第四，因为它具备较高的导热参数、优越的流量比特点，不但是反向流动的，还可筛选较低的导热温差，所以热回收率较高。
第五，如果有比较低的雷诺数，在板片间流动的介质很容易构成涡流，由于板片的摩擦系数较少，污垢极少在其上面形成，所以导热效率较高。
第六，精密的结构保证了其高效的使用效果，更小的体积提高了其在建筑领域的使用范围，并且能够有效的控制施工与后期维护成本。
1.2当前存在的缺陷分析
首先，板式换热器本身的性能很优越，但是工作性能本身受到外界环境的影响很大，以垫片为例，不同垫片对温度的敏感性不同，就导致板式换热器对温度的敏感性差异，耐热性高的垫片能够更好的适应高温环境需要，但是耐热性高的垫片本身弹性性能不高，使得板式換热器能够承受的工作压力较低。
其次，板式换热器依赖于垫片体系来实现封闭性环境，因此垫片压力很难实现绝对性的密封，换热器本身工作压力上限值较低。
第三，因为板式换热器板间通路不太宽，一般是3mm-5mm，当换热介质中有一些较大的纤维物质或固体颗粒时，就会将板间通路堵住，所以，极易堵住通路的介质换热不适用于板式换热器，在此种状况下，需要运用再生冷凝体系，或者将过滤器安置于入口处。
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2板式换热器失效案例分析
2．1失效换热器概述
以某石化企业的甲醇冷凝器的换热板片密封槽开裂失效事故为分析对象，该换热器的换热板采用的是304不锈钢，相当于型号为06Cr19Ni10；一侧介质为循环冷却水，进出口的温度分别为26℃和34℃，能够在0．15～0．3MPa的压力下工作；而另一侧则是甲醇蒸汽，进出口温度分别为80℃和50℃，在0．015～0．03MPa下工作。
2．2金相检验
该分析方法是在显微镜下观察和识别金属材料的组成相、组织相成物及微观缺陷的数量、大小、形态及分布，用来评判板式换热器换热板金属材料的质量的一种检验方法。首先选择一块失效样本，在该样本下找出未腐蚀、轻微腐蚀、严重腐蚀的部位并用线切割和加工出3组块状试样，通过采用XQ-2B设备对式样进行镶嵌然后利用PG-2型号的抛光机对试样进行抛光处理，最后采用王水对试样进行侵蚀和制成金相试样。采用国际GB/T13298—1991和GB/T13299—1991两个标准规范，并应用MVC-400C对金相组织进行检测和分析。按照此种方法得到的金相检验结果如下：（1）通过对304型号的不锈钢在1050～1100℃下先保温后快冷处理，使得碳化物固溶于奥氏体中，从而得到了在室温下的奥氏体组织。从奥氏体组织中可以观察到对于未腐蚀过的试样组织正常，孪晶以晶体的形态分布。（2）轻微腐蚀部位试样在冷却水侧存在腐蚀孔，但是此时并未形成裂纹，腐蚀孔周边的组织呈现出正常状态。（3）有严重腐蚀部位试样在接近冷却水侧的试样端口周边表面粗糙，有少许被腐蚀的金属颗粒脱落，金相组织呈现正常状态。腐蚀孔下存在穿晶型裂纹，并呈现树枝状。
2.3材料硬度试验
采用维氏硬度试样的方法对传热板片的材料硬度进行试验分析，该方法是将相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力压入试样表面，在此形态下保持一段时间后卸除试验力，采用测量的压痕对角线长度计算硬度的一种方法。
本实验所作用的部位主要是光滑密封槽和热交换面，在国际标准规范下利用MVC-100A1对材料的硬度进行测试，在相应部位施加试验力F=9．807N，并在静态下保持t=10s，选取的测试点之间的间距为2mm，并对每个测试表面进行6次测试，从而确保所测取的数据能够正确。
两个测试面的硬度相对都比较均匀分布，其中密封槽中的各点硬度值主要在232～243HV，而热交换面上的各点硬度值是在197～208HV，因此前者硬度值显然要比后者硬度值大。此外，密封槽上所测得的硬度的平均值为325．9HV，明显大于标准硬度值，而换热面上的硬度平均值要小于标准硬度值，是符合国际要求的，所以密封槽有硬化现象，导致塑性降低而脆性增加，这对密封槽的使用寿命有着巨大的影响，容易导致密封槽在低于屈服极限时就已经出现裂纹现象。
2．4板片残余应力测试
残余应力是材料内部中的固有应力，在对设备机械加工、切割、焊接等处理过程中都会存在不同程度的残余应力。如果残余应力布置合理、分布均匀，可以成为延长设备使用寿命的因素之一。本实验采用的是X-350A对失效换热板进行残余应力的测试，通过对该仪器的使用，使得在短时间内对换热板进行无损测定，测定材料表面至顶点及指定方向的残余应力，并能够测定主应力大小和方向的能力。在板片甲醇蒸汽侧的密封槽和板片面上选定区域，并切取测试样品，分为两个区域，即A区和B区，采用XF-1对样品进行电解抛光，此时电流密度采用的是0．6A/cm2以及电压为6～7V，采用NaCl饱和液作为电解液。在A、B两个区域每间隔2mm选取一个测试点，从而保证数据的准确性，两个测试区都选取8个测试点。
结论
我国板式换热器的设计相关的理论研究及设计实践还存在较大的发展空间。设计理论是热力学理论及系统性理论的有效结合。
参考文献：
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[3]邵拥军，逯凯霄，张文林.板式换热器的特点与优化设计[J].广州化工，2012（06）：12.
论文作者:于华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/1
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