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可拆式板式换热器的腐蚀分析及防护措施

文档作者：王春妍文档来源：兰州兰石换热设备有限责任公司		点击数：	更新时间： 2022年11月06日
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应用与i式验
· 机械研究与应用·
可拆式板式换热器的腐蚀分析及防护措施
王春妍
(兰州兰石换热设备有限责任公司，甘肃兰州730050)
摘要：分析某钢厂可拆式板式换热器发生腐蚀的原因，提出了相关的防护措施。认为通过建立交换介质监控，控制
交换介质温度，机械加工中的应力释放完全，从而达到防止和降低腐蚀情况，提高设备寿命和降低设备的维
护成本。
关键词：可拆式板式换热器；腐蚀；防护措施
中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：1007—4414(2011)06—0042—03
Corrosion analysis and protective measures of detachable plate heat exchanger
Wang Chun-yan
(Lanzhou heat exchange equipment Co．，Ltd，Lanzhou Gansu 730050，China)
Abstract：The corrosion reason of a steel detachable plate heat exchanger is analyzed and the relevant protective measures ale
put forward．Through establishing exchange media monitoring，controlling temperature of exchange medium and the stress in
machining ale released completely，then the corrosion can prevent and reduce，the life of equipment may be improved and the
cost of equipment maintenance may be reduced．
Key words：detachable plate heat exchanger；Corrosion；Protective measures
1 前言
可拆式板式换热器是一种传热效率高、占地面积
小、安装使用方便、质量轻、污垢系数低以及结构紧凑
的换热设备。因其容易拆装、高效节能、使用寿命长、
适应性强，可拆式板式换热器能承受的压力和温度
高，密封性能好，易于维护和保养。因此，可拆式板式
换热器已成功地应用于化工、石油、动力、冶金，钢铁
等领域的加热、冷却、冷凝、蒸发和热回收等过程
中¨．2 J。但因其结构存在一定的局限性，可拆式板式
换热器的使用压力不能超过2．5MPa，使用温度不能
超过250oC，并且存在流体与密封垫片相容性等诸多
问题。由于介质的多样性和复杂性，使得发生板片腐
蚀不可避免。防腐问题的研究与应用对防止板式换
热器过早损坏，减少因腐蚀而引起的资源浪费以及不
必要的停产而引起的经济损失等有着重要的意义。
笔者针对国内某钢厂的可拆式板式换热器发生的腐
蚀进行了全面分析，并为可拆式板式换热器的腐蚀解
决及防护措施提供了可行的思路和方法 j。
2 腐蚀来源
板式换热器的腐蚀主要是指板片的腐蚀。虽然
板片大多由不锈钢薄板或者钛片压制而成，不锈钢或
者钛片有非常好的耐腐蚀性，但在一些特殊条件下，
钝化膜的破坏，机械加工中的应力释放，交换介质的
复杂成分，串液现象，进液和出液的混淆，液体中固形
物的沉积等原因，使得板片发生均匀或局部的腐蚀或
点腐蚀。点腐蚀和局部腐蚀是板式换热器板片常见
腐蚀的两大类型。常见的腐蚀还有缝隙腐蚀、应力腐
蚀和磨损腐蚀等类型。
该钢厂的烟气脱硫装置洗涤水使用不锈钢可拆
式板式换热器，工作环境的温度在40～50~C，其交换
介质PH<7，且含有大量的F一，CI一，SO ，在此环境
下，发生了腐蚀泄露。
3 实验分析
3．1 取样、材料、化学成份及检测项目含量
将板片腐蚀区通过机械加工方法取出长20minx
10ram的试验块样。
换热器材料254SMo不锈钢化学成分如表1，交
换介质中PH、F一，Cr，SO 一的含量如表2。
表1 254SMo不锈钢化学成分
检测项目 样1 样2 样3
收稿日期：2011一o9—2l
作者简介：王春妍(1972-)，女，甘肃静宁人，工程师，主要从事换热器设备质量检验及质量管理方面的工作。
· 42 ·
· 机械研究与应用·
3．2 腐蚀产物成分分析
对腐蚀坑采用电镜扫描并能谱分析。如图l为
腐蚀坑的宏观形貌图，从图中可以看出腐蚀坑长度约
为10mm左右，腐蚀坑成黑色。经放大后腐蚀坑形状
扫描图如图2所示。对该区域进行具体的成分分析，
位置如图3所示。含量结果如表3—5所示。
一一
图1 腐蚀坑宏观形貌图 图2 腐蚀坑放大形状扫描图
一
图3成分分析区域图
表3 位置1成分分析结果
结合3个谱图及其成分分析，从能谱仪的EDS
图的结果显示，其腐蚀产物主要为硫化铁。
应用与试验
表5 位置3成分分析结果
4 发生腐蚀的原因分析
在板片不存在质量问题的情况下发生腐蚀，应力
腐蚀为主要腐蚀。应力腐蚀是在拉伸应力和腐蚀介
质联合作用下金属材料所发生的一种局部腐蚀破坏，
一般为腐蚀纹、缝、坑，有时甚至板片断裂。产生应力
腐蚀有腐蚀氛围和拉伸应力两个因素。拉伸应力来
源有机械加工中产生残余应力，工作环境中产生的诸
多不均匀应力等。不锈钢、钛合金、高强度钢等合金
材料，对应力腐蚀都很敏感。这些材料即使在腐蚀性
不太严重的环境中，如含有少量Cr的水、潮湿大气
及蒸馏水中，也会引起应力腐蚀。在可拆板式换热器
中，由于板片与板片之间、板片束与连接板、连接板与
管侧端板、端板与壳体、折流板与板束、管侧端板与板
侧端板等结构之间，在制造过程当中有可能存在一定
的残余应力，这为产生应力腐蚀提供了前提条件。而
该钢厂的交换介质中含有大量的F一，cl一，sO ，且在
酸性环境中，这为腐蚀的发生提供了必要条件。
温度是腐蚀发生的“帮凶”。一般化学反应，温
度越高，发生化学反应越快。氯离子、硫酸根离子在
PH<7的条件下，呈现盐酸、硫酸的强酸性，很容易穿
透保护膜内极小的孑L隙，破坏局部钝化膜而进人裂
缝，可使其发生化学反应，进行了成分选择性腐蚀。
腐蚀试样在蚀孔处的EDS分析表明，硫含量较高，且
腐蚀产物为黑色，经分析认定为硫化铁。其化学反应
式为：
Fen+S 一FeS(黑色沉淀)
254SMo具有极其优良的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀
的性能，但是当腐蚀坑出现的位置在应力集中处，并
有在大量Cl一时，容易发生应力腐蚀，并且SO 一或S 一
的存在会加速腐蚀的速度。通过查阅腐蚀手册¨J，
如果单一的F一，CI一，SO 2。，浓度和含量皆在安全的服
务范围内。但当cl一在2000rag／1与S0 2‘在一定的温
度条件下共同作用时，可能会发生腐蚀(如图4、5)，
且在能谱图中未见氧，也没有出现氧化铁，所以判断
是SO 过高，在Cr亦含量较高的环境下引起的腐
蚀。
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应用与i式验
· 机械研究与应用·
图4 254SMo不锈钢在sO 一图5 254SMo不锈钢在cl 、
中腐蚀图 sO 中腐蚀图
5 结论
根据分析得出如下建议：①在换热器制造过程
中，板片冲压成型后，存放一定的时间，以完全消除其
残余应力；②保护好板片表面不被划伤，以防止二次
污染或为腐蚀提供可乘之机；③保持换热器运行系统
的稳定性，尤其注意监测交换介质的温度及化学成分
的变化，如F一，CI一，SO 。一的波动变化。
参考文献：
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[7] 中国腐蚀与防护学会金属腐蚀手册编辑委员会．金属腐蚀手册
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(上接第38页)
分离和碰撞，在接触过程中存伴随着突变的作用力。
引起构件的振动，产生噪音，加速磨损和构件的疲劳
失效，降低效率和工作精度等一系列不良影响。
(2)在随着间隙的增加运动副元素波动的幅值
也增大。同样当机构驱动转速增大时，机构运动副所
承受的负载加大，使剧烈突变的接触力作用于接触
处，使构件受到严重的疲劳破坏及剧烈磨损。大大影
响机构的运动特性，摇杆位移在运动出现很大的偏
差。因此，在实际的生产中，尽量减小机构中各个部
· 44 ·
件间运动副的间隙是现代机械化生产所必须要注意
的问题，尤其是那些高速和微机械系统中，这种影响
将更加显著。
参考文献：
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