不锈钢板式换热器的失效分析

　　不锈钢换热器可称作不锈钢板式换热器，也可直接叫做板式换热器，是一种使用场合较多的换热器,特别是在宾馆、饭店等公共场所,不锈钢板式换热器作为热量交换的重要设备,使用更为广泛。

　　由于氯离子对不锈钢有腐蚀，而板式换热器大多使用水或水蒸气作为热交换介质,很多单位为了节约成本,使用自来水作为介质,在一定的压力和氯离子的作用下,很多不锈钢板式换热器都发生了腐蚀。要解决或减少这类事故的发生,首先需要清楚发生这类腐蚀的产生的原因、腐蚀的类型及具体的预防措施。

　　一、不锈钢板式换热器腐蚀的案例介绍

　　一般这些腐蚀大多发生在靠近水的一侧。在同样承受内压和接触含氯离子的自来水的情况下,随着水的工作温度不同,腐蚀形态也不一样。其中有的发生应力腐蚀开裂,另外有的发生严重的孔蚀。对发生应力腐蚀的板式换热器进行观察分析,发现外壁上没有点腐蚀存在;而对发生严重孔蚀的板式换热器进行宏观检查,也未发现表面裂纹,再进行100%表面着色探伤,内壁也未发现裂纹。

　　二、不锈钢板式换热器腐蚀的原因分析

　　按照《压力容器安全技术监察规程》水压试验的要求,在对不锈钢材料进行压力试验时,水中的氯离子含量不应超过25mg/l。因此,在使用过程中,也应限制水中氯离子的含量。由于不锈钢板式换热器中的不锈钢不耐氯离子腐蚀。通常原水中的氯离子含量为40～50mg/l,较少时为30～40mg/l,较多时为70～80mg/l,发生海水倒灌时更可达到100mg/l。而我们日常生活中的自来水,为了灭菌,还需要用氯气进行处理,又额外增加了氯离子的含量。氯离子的增多,使得不锈钢板式换热器发生腐蚀的概率大大增加,也是换热器壳程发生贯穿性气孔,引起泄漏。

　　对使用条件进行分析发现:例：某饭店发生点腐蚀穿孔的板式换热器，如此板式换热器采用SUS304材质。为了延缓结垢,加热水出口的温度控制在55～65℃之间。这类板式换热器近水侧没有发生应力腐蚀,全面检验时内外壁也没有发现裂纹,但在焊缝区域发生了严重的点腐蚀穿孔。不锈钢板式换热器通过审查原始资料,由于此板式换热器采用SUS304材质,采用氩弧焊焊接 ,在焊后缓慢冷却的过程中,Cr33C6从固溶体中析出 ,耐腐蚀性能降低。经过处理的抗腐蚀性能甚至低于普通碳素钢。

　　而对发生应力腐蚀的板式换热器进行分析发现,这种板式换热器的近水侧壳体在90～95℃温度下产生了应力腐蚀。应力腐蚀裂纹集中出现在近水侧壳体顶封头与筒体的环焊缝上,并大多发源于弧坑处。

　　三、阻止不锈钢板式换热器腐蚀预防措施

　　要提高防腐蚀性能,主要可以从两个方面入手,一是提高制造质量,二是尽量避免或控制氯离子与不锈钢板式换热器的接触。

　　通过对比发现,使用316不锈钢制造的板式换热器,虽然使用环境(水)中的氯离子含量较高,但迄今为止还未在检验中发现有腐蚀情况发生。因此,首先应选用耐孔蚀能力较好的不锈钢作为壳体材料,如316或316L。由于18-8不锈钢中加入了2%的Mo,其耐腐蚀能力大大增加了。焊接时尽量采用氩弧焊而不是电弧焊进行焊接。不锈钢板式换热器在保证焊缝熔合质量的基础上,应严格控制焊接工艺参数,采取小线能量、多道焊的方法,避免焊缝产生局部过热。

　　要控制氯离子与壳体的接触,主要采用隔离的方法。目前我国主要采用非金属防腐蚀涂料进行隔离。在压力容器中常用的有生漆、环氧树脂漆等,由于这些非金属材料附着力强,漆膜坚韧、耐磨、耐温,而且成本低廉,因此不仅使用方便,而且可以大大提高不锈钢换热器的使用性能。

　　四、结论

　　(1)不锈钢板式换热器在不同的使用条件下会发生应力腐蚀和点腐蚀。

　　(2)通过控制制造材料和工艺参数,提高制造质量,并对容器进行隔离处理,就可以避免或减少腐蚀的发生。

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