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    資 訊
    
	
    
      
    板式換熱器板片腐蝕及橡膠墊老化分析
    
       
    
	       板式換熱器作為一種緊湊高效的換熱設(shè)備，盡管其發(fā)展已有近百年歷史
      ，且在一些部門（如食品
      、制藥、氯堿等行業(yè)）有著廣泛的應(yīng)用
    ，但是由于其耐溫
    、耐壓、耐腐蝕等能力的不足而制約了其應(yīng)用范圍
    。我公司某廠離子膜車間蒸發(fā)工段
    ，采用兩臺(tái)MB100型板式換熱器并聯(lián)對(duì)堿液進(jìn)行冷卻，換熱器熱流體入口介質(zhì)是溫度在8 5℃以上的堿液（含少量鹽）
    ，出口溫度約為50℃
    。板片熱交換器材質(zhì)為304不銹鋼板，壓制成人字形0.6mm厚度波紋板
    ，由具有反向左右的人字溝槽組成迷宮式的流體通道
    。經(jīng)二年使用，板式換熱器出現(xiàn)滲漏
    ，采取板式換熱器防泄漏措施一個(gè)月后不得不停車檢修整體替換
    。下面簡(jiǎn)要分析下該板式換熱器失效的原因。
    
	       密封失效
    
	       密封墊片材料
    
	       可拆式板式換熱器使用時(shí)出現(xiàn)泄漏
    ，其原因除板片腐蝕外
    ，密封墊片材料的失效也是個(gè)重要因素。主要存在以下方式：①橡膠密封墊片材料在與流體接觸時(shí)
    ，當(dāng)某流體組份滲入橡膠
    ，有時(shí)可萃取其中的可溶解物質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)生橡膠密封墊片的溶脹
    ；②鹵素的存在和臭氧的作用使密封墊片變軟或使其發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂
    。③在某些條件下，特別是在高溫下
    ，彈性材料會(huì)分解并釋放出化學(xué)物質(zhì)
    ，而這些物質(zhì)本身會(huì)腐蝕板片材料，比如FPM橡膠會(huì)釋放氧
    。拆卸該板式換熱器后
    ，發(fā)現(xiàn)板片冷流體端表面光亮
    ，局部有少量黑色垢狀物，腐蝕坑數(shù)量較少并未穿透
      ，且腐蝕坑中有黑色沉積物
      ，故可推斷為密封墊片腐蝕存在。
    
	       流體壓力
    
	       可拆式板式換熱器在額定工作壓力之內(nèi)使用時(shí)出現(xiàn)泄漏
      ，除設(shè)備在制造裝配方面的質(zhì)量因素之外
      ，主要與系統(tǒng)中出現(xiàn)的水錘、氣錘非正常沖擊載荷有關(guān)
      ，這是使用過程中不易觀察到的現(xiàn)象
      。沖擊所造成的瞬間壓力峰值往往比正常的工作壓力高出1-3倍，使安裝在板式換熱器中的橡膠密封墊移位
      ，導(dǎo)致密封失效
      。由于該種設(shè)備的傳熱元件，采用不銹鋼薄板制造（厚度為0.5-1.0mm）
      ，其密封剛性相對(duì)較差且密封周邊很長(zhǎng)
      ，所以耐沖擊壓力的能力遠(yuǎn)低于管殼式換熱器。板式換熱器的這種非正常沖擊可依據(jù)為其提供輸送介質(zhì)的設(shè)備來判斷
      ，在檢修為該板式換熱器輸送堿液的堿泵時(shí)發(fā)現(xiàn)
      ，泵殼存在少量蜂窩，說明泵運(yùn)行過程中有氣蝕現(xiàn)象
      ；同時(shí)因前期板片的周圍存在泄漏的情況
      ，故可推斷流體壓力的變化也是泄漏的一個(gè)可能因素。
    
	       溫度
    
	       溫度的急劇變化也能造成密封失效
      。當(dāng)溫度變化過快時(shí)
      ，橡膠密封墊的線脹系數(shù)與彈性變形量和密封預(yù)緊力不相匹配，使密封預(yù)緊力下降
      ，造成設(shè)備承壓能力低于額定設(shè)計(jì)壓力
      。
    
	       從該板式換熱器的工作條件看，溫度對(duì)其的影響不大
    ，故可排除。
    
	       腐蝕
    
	       板式換熱器的腐蝕主要是指板片的腐蝕
    。板式換熱器大多是由不銹鋼薄板壓制而成
    ，不銹鋼雖有好的耐腐蝕性，但是在鈍化膜被破壞后將使不銹鋼板片產(chǎn)生均勻的或局部的腐蝕
    。板式換熱器表現(xiàn)出的腐蝕現(xiàn)象大多是Cl-引起的應(yīng)力腐蝕
    ，常發(fā)生在板片密封槽底部以及有污垢形成后的垢底部位，其主要成因?yàn)椋孩俨讳P鋼板片由機(jī)械冷沖壓而成
    ，不可避免地殘存一定量的表面殘余應(yīng)力
    ，對(duì)于不含鉬元素的不銹鋼薄板
    ，表面殘余應(yīng)力的消除是很困難的。②板片組裝后形成了多縫隙結(jié)構(gòu)
    ，相鄰板片波紋頂端相互交叉形成大量觸點(diǎn)
    。在交叉觸點(diǎn)上將存在縫隙，縫隙內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)不暢
    ，使縫隙內(nèi)外存在氧的濃度差
    ，從而引起縫隙腐蝕。③當(dāng)板片表面的污垢嚴(yán)重時(shí)
    ，介質(zhì)中的腐蝕元素（Cl
    、S等）可能大量附著于污垢，并在垢底縫隙處富集
    。④密封槽底中的有害元素往往是粘接劑中的Cl因溫度升高失穩(wěn)析出來的
    。如氯丁膠系列的粘接劑、壓縮石棉墊（含有CaCl2）
    ，往往在水與蒸汽工況條件下
    ，析出的富集Cl－與H＋形成H Cl，使槽底縫隙處發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開裂
      。檢查拆開的板片時(shí)發(fā)現(xiàn)
      ，熱流體側(cè)進(jìn)口處大部分板片有裂紋，且未清洗前均有一層厚厚的黑褐色沉積物
      ；在板片熱流體進(jìn)口側(cè)人字形波紋頂端
      、相鄰板片人字形波紋頂端的觸點(diǎn)上，均有點(diǎn)狀表面損傷及腐蝕斑點(diǎn)
      ，周圍有黑褐色沉積物
      。在每一板片上有1～2處發(fā)生穿孔腐蝕，均處在波紋頂端靠近熱流體進(jìn)口側(cè)的相互交叉觸點(diǎn)上
      ，局部區(qū)域則成腐蝕麻點(diǎn)
      、麻坑。穿孔腐蝕坑熱流體一側(cè)裂口較明顯
      ，多數(shù)腐蝕呈縫隙形狀
      ，大部分已經(jīng)穿透。因此可判斷該板式換熱器的腐蝕情況是多種因素的綜合反應(yīng)
      。
    
	       分析與討論
    
	       根據(jù)上述分析及檢驗(yàn)結(jié)果
    ，該換熱器板片失效主要是腐蝕失效，
    
	       換熱器采用三元乙丙膠作為密封墊
    ，由于進(jìn)口溫度高加上壓緊力的作用
    ，使墊中的S元素與板片接觸產(chǎn)生某種硫化物，促進(jìn)了腐蝕的發(fā)生和擴(kuò)張。
    
	       換熱器由眾多板片交替排列
    、壓緊組合而成
    ，相鄰板片波紋頂端相互交叉形成大量觸點(diǎn)。在交叉觸點(diǎn)上將存在縫隙
    ，縫隙內(nèi)介質(zhì)不流動(dòng)或流動(dòng)不暢
    ，導(dǎo)致縫隙內(nèi)外存在氧的濃度差，從而引起縫隙腐蝕
    ，使縫隙內(nèi)某些區(qū)域優(yōu)先發(fā)生腐蝕溶解
    ，這是其均在觸點(diǎn)處發(fā)生穿孔腐蝕的主要原因。
    
	       在堿液中含有少量氯化鈉
    ，使板片縫隙處含有較高濃度的Cl-離子
    ，由于其具有很強(qiáng)的穿透能力，破壞甚至穿透表面鈍化膜
    ，從而使基體金屬直接與介質(zhì)接觸
    ，引起腐蝕溶解；S元素的存在可能產(chǎn)生某些硫化物
    ，替促進(jìn)了腐蝕的發(fā)生和擴(kuò)張
    。
    
	       換熱器人字形波紋板片是經(jīng)沖壓成型的，形變產(chǎn)生的大量馬氏體
    ，并且晶內(nèi)彌散成排析出的細(xì)小碳化物
    ，使不銹鋼抗腐蝕能力降低。形變后的殘余應(yīng)力
    ，加上板片裝配時(shí)施加的加緊力
    ，均會(huì)在波紋頂端造成較大應(yīng)力，促進(jìn)了晶間腐蝕
    ，并產(chǎn)生沿晶擴(kuò)展為裂紋
    。
    
	換熱器在操作系統(tǒng)中，受到超過額定載荷的非正常沖擊時(shí)
    ，容易產(chǎn)生密封墊的移位而引起泄漏
    。
    
	       板式換熱器的質(zhì)量及使用壽命很大程度取決于密封墊的質(zhì)量和使用壽命。對(duì)于大對(duì)數(shù)的換熱器而言