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摘要：奥氏体不锈钢因其优良的耐腐蚀性能和高温抗氧化性能，广泛应用于化工、石油、能源、动力等工业生产中，但在含Cl - 的腐蚀性介质中奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀脆性开裂。随着不锈钢产量的增加和使用范围的扩大，不锈钢应力腐蚀开裂的报道屡见不鲜。学者们对不锈钢应力腐蚀开裂的研究日益广泛和深入，对影响不锈钢应力腐蚀的诸多因子如温度、压力、应力水平，不同氯化物体系及其浓度、pH值，钢种及热处理工艺等都有研究，并取得了较大进展。
关键词：板式换热器；泄漏原因；分析及处理
1板式换热器概述
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）具有：a、传热系数高，比管壳式换热器的传热系数提高 3-5 倍 ；b、对数平均温差大，末端温差小；c、占地面积小；d、容易改变换热面积，靠增加、删除板片改变面积；e、重量轻；f、价格低；g、制作方便；h、 容易清洗；i、 热损失小；j、容量较小，是管壳式换热器的 10%~20%；k、单位长度的压力损失大；l、不易结垢，工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄漏，板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过 2.5MPa，介质温度应在低于 250℃以下，否则有可能泄漏；N、易堵塞。
2 泄漏原因及防护对策
板式换热器泄漏分为内漏和外漏，外漏一般介质向环境中泄漏，板片的垫子出现老化变形，内漏一般是冷热介质互混，压力高的一侧介质串向压力低的侧，多数是板片出现腐蚀泄漏，板式换热器的板片一般为 0.6mm 厚，板式换热器入口处的垫片是 2 道，可有效防止垫片问题导致内漏。（1）设备堵塞 板式换热器的流道间距为 2.5-6mm，颗粒大的物质，直径大于 1.5-3mm 的颗粒很难通过。颗粒大对板片的冲刷摩擦也大，容易造成堵塞。在板式换热器的入口增加过滤网，定期清理滤网。（2）结垢 水温高了造成结垢，造成局部压力过高，控制循环水的质量，同时注意温度的变化。（3）密封失效 垫子在制作安装过程中，没有压好，板片变形；密封条使用时间久了，老化失效，定期更换密封条，三元乙丙的密封条在水系统中使用 5 年就会老化。实践证明，耐油丁晴橡胶的不耐油，但是在板片里面压紧还是可以使用 3 年，不会因垫片问题出现泄漏，如果垫片老化，首先外漏，容易被发现。（4）腐蚀 化学腐蚀和电化学腐蚀是主要的腐蚀问题，根据介质选合适的材料和密封垫片。（5）操作问题 操作的时候，先开低压侧，再开高压侧；先开低温侧，再开高温侧，避免压力和温度过高造成板片变形。（6）安装配管时禁止将电线搭接在设备上，防止电流使板片内触点被击穿。
3检验方法与结果分析
3.1宏观形貌分析
对开裂泄漏的板式换热器进行宏观形貌检查，发现该板式换热器钢板存在大量点腐蚀痕迹，局部区域存在树枝状裂纹（见图1）。
3.2 化学成分分析
对开裂泄漏的板式换热器取样，取样位置为泄漏处附近，并使用SPECZROMAXx型台式直读光谱仪进行化学成分分析，结果见表1。结果表明，样品化学成分中C和S质量分数高于GB/T 24511—2017《承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带》要求，Ni质量分数低于标准要求。
c 腐蚀坑
图1 板式换热器宏观形貌
b 裂纹尖端
图3 腐蚀产物微区形貌
产物化学成分进行分析，结果见图4。结果表明，腐蚀坑内和裂纹尖端存在含有Cl - 的腐蚀产物。
b 裂纹尖端
图4 腐蚀产物能谱图
4结语
综合以上分析认为，该板式换热器泄漏的主要原因为：换热器因接触含有Cl - 的腐蚀性介质，破坏了不锈钢表面坚固、细密的富Cr氧化膜，在加工残余应力对钢板造成的拉应力的长期作用下，发生应力腐蚀开裂。此外，换热器接触的水汽可能不达标，造成换热器化学成分中C、S质量分数偏高，Ni质量分数偏低，使得换热器抗腐蚀能力下降，也加快了应力腐蚀速度。与应力腐蚀相关的3个因素为材质、拉应力、环境。只要消除三者中的任何一个因素，即可防止应力腐蚀的发生。因此，对于板式换热器应合理选用材料、正确组装、定期清垢，以破坏腐蚀的生成条件，降低介质中Cl - 等有害离子含量，有效防止板片触点处的缝隙腐蚀。
参考文献:
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[3]左爱武,肖骏.AS系统板式换热器泄漏原因分析及对策[J].武钢技术,2010,48(01):43-44.
论文作者:程婷婷
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
标签：应力论文; 板式换热器论文; 换热器论文; 介质论文; 管壳论文; 垫片论文; 形貌论文; 《防护工程》2019年9期论文;