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不锈钢换热器的焊缝腐蚀与选型--辽宁赛尔暖通
空调机组中壳管式换热器主要由三部分构成):端盖(包括分隔板、接管、冷剂侧连接法兰等),换热器主体包括换热铜管束、折流板、管板等)和外壳。水在壳体与铜管束之间腔体内流动,制冷剂在铜管内部流动。制冷时,制冷剂经膨胀阀节流后在铜管内部蒸发吸收水侧热量,对空调系统循环水制冷;制热时,经压缩机压缩后的高温制冷剂气体经四通换向阀换向后进入铜管内部,向水侧释放热量,并凝结为液体,从而对空调系统循环水制热。
水侧管内壁的点蚀和孔蚀换热器管水侧的侵蚀多是在水垢或其他附着物不平均笼盖的情况下产生的。对铜及其合金,当管内壁表面附有多孔性的污泥、泥砂时,会造成氧浓度差电池的另一种电化学侵蚀。例如,当冷水或冷却水中含有0.1mg/l的铜离子时,就会产生小电池,使铜离子镀在铁上并产生点蚀和孔蚀现象,即镀铜现象[2]。
304不锈钢(0crl8ni9)以其耐热和耐腐蚀的性能以及低廉的价格而得到广泛的应用。但因其焊接性能差而影响使用效果和使用范围。甲醛冷却器就是304不锈钢材质的不可拆螺旋板换热器,使用不久就出现焊缝腐蚀穿漏。下面分析焊缝腐蚀的原因和换热器的选择。
1焊缝的渗漏现象广州溶剂厂有一套甲醛的一、二塔甲醛冷却器均选用不可拆缬旋板换热器,其中一塔为两个冷却器串联,材质均为304不锈钢。使用一段时间后,我们发现一塔一冷却器蜾旋板端的焊缝有甲醛渗出,在渗出点有不少聚甲醛积聚,且渗出点越来越多,冷却器的下端面甚至有甲醛液滴落,影响周围环境。
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由以上分析可以看出流程对固定管板式换热器强度的影响。同时也说明,从强度上讲存在着流程优化问题,即对于/壳程材料线膨胀系数相同或相近的换热器,可通过流体流程的优化匹配来改变管板、壳体、管子中的应力方向,从而提高特殊材料(如某些秋性较差的柿科)换热器的强度;对于管/壳程撕线膨胯数相差较大的换热器,可通过流程优化匹配来减小管板、体、管子中的应力数值和改变应力的方向,从而使换热器主要受压元件的厚度减小,减少材料消塍ri加工费用,从而达到对换热器强度优化的目的。
2焊缝腐蚀原因分析甲醛溶液中甲醛含量大约为37%45%,甲酸一般都小于0.015%,得⑴304不锈钢能够满足耐甲醛腐蚀的条件。不过焊接后不锈钢就发生了很大的变化,耐蚀性能大大降低,加上微量甲酸的存在,焊缝腐蚀就变得严重起来。
1.1晶间腐蚀晶间腐蚀是沿晶粒的边缘或晶界附近发生,由表面开始,由局部电池反应,在晶界附近直接地进行腐蚀。304不锈钢属奥氏体不锈钢,它含有较高的碳(约0.08%),而且不含钛,在焊接时易形成固溶区和敏化区。晶间腐蚀的发生,就是由于在晶界首先发生碳的聚集,而后碳与铬形成碳化铬,于是靠近晶界处的铬作为碳化物被固定,不能再起到阻止腐蚀的作用,晶界两侧固溶体就出现贫铬带。这些晶界相对于周围晶粒本体而言,它们是阳极,在表面存在腐蚀介质(电解质)时,腐蚀便由晶界产生而向内发展,使不锈钢焊缝损坏失效。甲醛冷却器中甲酸是引起铬镍不锈钢产生晶间腐蚀的介质,它加速了焊缝的的腐蚀。从蠊旋板端的焊缝表面可以看到,甲磨一侧的焊缝有许多渗漏点,而冷却水侧却没有。
2.2焊接应力降低焊接区域的耐油性304不翻的导规键,娜胀系数大,在糊谢培融金属池的温度篼于基体的温度,凝固时,原篼温的德融金属收缩,产生很高的拉伸应力。在电解质中,金属所受应力高低不同将会产生应力电池,高应力状态的部位成为阳极,而低应力状态的部位成为阴极。这样就加剧了焊缝的腐蚀。
理论分析知道,在y起主导作用时,换热器各主要受正元件中的应力,由换热器4;壳程圆筒材料的热膨胀差决定:由此说明,当管/程材料线膨胀系数接近或相等时,改变流程将使换热器主要受压元件屮的应力改变方向(拉/ffi),而数值保持不变。当管/壳程材料线膨胀系数相差较人时,有两种情况:压元件中的应力改变方向,而且还使应力的数值变大。
换热器出水与进水温差大,进水与出水压差大,且凝结水温度高,换热量不足。水路堵塞造成换热器水循环流量减少,且换热系数降低等等,出现这些故障怎么解决?今天一起来了解一下吧!一、投运过程中易出现的故障1、蒸汽管道内的汽水冲击蒸汽管道初送汽时,蒸汽与管壁换热生成部分凝结水,凝结水随蒸汽前行过程中遇阻使凝结水产生波动而形成冲击。只要及时将凝结水排出,冲击将很快减小或形不成冲击。因此,初送汽时要认真制订送汽规程,严格控制管道温升速度,及时排放凝结水,杜绝水击产生。在送汽过程中,若凝结水疏水阀因堵塞或其他原因排不出凝结水,应立即停止送汽,待处理完后再送。在送汽过程中听到水击声时,也应停止送汽或迅速加大泄水,待水击声消除、凝结水排泄完毕后继续送汽。切勿在听到水击声后关闭泄水阀,以免造成系统损坏。
由于缥旋板换热器制造完毕后很难再做热处理,因此无法消除晶间腐蚀和应力电池腐蚀。
2.3焊接热裂纹如上面所述,奥氏体的导热性差,热膨胀系数大,且螺旋板端的两条嫌旋角焊缠相距非常接近,焊接后焊缝凝固收缩引起的拉应力很大,很可能影响到相邻的焊缝,产生焊接热裂纹。电解质渗人裂纹中,发生缝隙腐蚀,使焊缝的耐蚀性迅速下降。
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水侧管内壁的局部腐蚀当含有污物、空气(大气中溶入了so2)、亚硫酸气的冷水(或冷却水)急速流过金属管内时,会冲破管内表面上的一层耐侵蚀保护膜。在管保护膜剥离的表面,因为金属离子浓度差,形成阳极(金属离子少的部位)和阴极(金属离子多的部位)的电化学侵蚀,产生此种侵蚀的管内表面上会呈现鱼鳞坑凹状并带有细小雀斑。