聚合液加熱器換熱管應力腐蝕失效分析

陳學忠

（阿克蘇諾貝爾氯乙酸化工（泰興）有限公司，江蘇泰興 225400）

聚合液加熱器換熱管應力腐蝕失效分析

陳學忠

（阿克蘇諾貝爾氯乙酸化工（泰興）有限公司，江蘇泰興 225400）

供熱熱交換管是一種重要的設備，熱電廠在運行過程中，如果存在泄漏，將影響到熱電廠的全部運行，甚至直接導致設備停運，嚴重影響冬季采暖。因此首先介紹了熱電廠的傳熱管道設備，然后分析了腐蝕實驗，最后討論了腐蝕原因，僅供參考。

加熱器；換熱管；腐蝕

引言

目前，熱電加熱系統加熱器是為用戶提供的暖氣的重要設備，而且是火力發電廠的主要設備之一，其主要功能是使用蒸汽渦輪機的蒸汽鍋爐，加熱出供暖的熱水然后供給系統，從而進行供暖，滿足用戶的需求，實現供暖和力量——然而，在現實工作中，陰離子的酸性會根據元件的金屬性腐蝕熱網加熱器，增加了供暖系統的風險。本文對發電站熱網加熱器的運行中的腐蝕情況與減少腐蝕的方法進行了分析，并提出了減少腐蝕的對策。

1 腐蝕檢測分析

1.1 泄漏部位的宏觀檢查

熱交換管解體檢查，管道內兩種腐蝕痕跡的第一種，就是著板塊的縫隙，因腐蝕塑性變形、斷裂的形式，金屬的光澤表面的損傷，部分產品的腐蝕痕跡看起來濃茶色，在疲勞斷裂的情況下，管子和管子相互接觸，接觸和磨損區域明顯。第二種類型是管狀環形不規則腐蝕坑和分支和網狀裂縫，可見裂縫在漏管中可見，裂縫形態為之字形，一些主要裂縫有許多網狀裂紋。腐蝕裂縫范圍集中在某一地區，分布不均，分枝形態擴散。

1.2 化學成分分析

通過使用直讀式的分光器，對漏水管的合金成分進行分析，測定數次取平均值，比較流出的熱管成分，對分析結果進行分析，分析結果如表1所示。

表1 腐蝕換熱管（0Cr18Ni9）成分對比表

對化學成分分析結果表明， 損壞的不銹鋼管成分符合牌號要求，材質無問題。

1.3 微觀組織分析

非金屬材料的正常混合，內壁會有小小的裂紋，可以通過王水腐蝕樣品對其進行觀察。裂紋發展是穿晶型，內壁出現裂縫、狀態良好、裂紋分布樹附近會主要結成穿晶混合晶體，一點點向裂縫深處擴展從而形成內室化合物，這些典型特征是不銹鋼應力腐蝕的結果。此外，還指出了對外墻出現裂縫形式。因此，可以看出在裂縫處的殘余部分具有高氯，其根本原因是氯被吸附在其腐蝕的不銹鋼上，由于壓力的影響，熱管內氣體的交換，不銹鋼表面保護膜會被破壞，通過連續的分解和演化，形成了微裂縫，應力腐蝕裂開的膜會形成擴張性的大塊地區，在不斷的壓力之中，地區性的脆弱性會變得更加敏感。

2 腐蝕原因分析

2.1 腐蝕判斷

部分管子會有脆弱的斷裂處，典型的疲勞斷裂的管道在一端會有許多龜裂，其中會有裂縫和腐蝕的孔，這是典型的應力腐蝕，通過分析腐蝕方式的結果，可以得出，腐蝕的原因是應力腐蝕明顯的損傷主要分布在疲勞斷裂的漏點處，管中的水會變成水蒸氣，而在加熱的蒸汽的環境中更“適合”氯的嚴重腐蝕。

2.2 腐蝕機理

2.2.1 氯離子腐蝕機理

到目前為止，通過氯離子的活性狀態，可以判斷出金屬的機理，但兩個部分可以劃分成相膜理論的觀點，氯離子半徑小，所以透過力強，因此它容易在氧化膜刺一樣的小洞之間，與金屬表面的可溶性化合物進行結合，致使氧化膜結構變化、金屬腐蝕。吸附氯離子形成氧化膜破壞的理論根源，是因為氯離子吸附能力強大，但金屬吸附能力卻不夠，所以金屬表面的金屬氧氯離子的被動狀態會決定金屬表面是否含氧，金屬離子在金屬的表面是否會被被覆蓋，借此進而確定產品的使用是否會被放緩。由于它不屬于金屬表面，所以是一個不穩定的產品。

2.2.2 應力腐蝕機理

壓力罐的腐蝕達到45%，因此不銹鋼壓力容器的應力腐蝕非常重要，應力腐蝕是伸展的應力和腐蝕介質的結合導致的低氣壓的斷裂，應力腐蝕通常會伸展并運動，不僅在應力腐蝕環境的作用下，還經常有特殊的腐蝕介質。氯離子的腐蝕介質中含有氧和硫酸，因此溶液的硫化氫應力腐蝕變得更加容易，應力腐蝕斷裂的主要原因是氯離子濃度和溫度的關系。

2.2.3 腐蝕條件

應力腐蝕的裂縫的應力主要是加工和制造過程開始形成的殘分應力以及溫度梯度引起的熱應力，我們不能創造壓力和真空管道內的平均溫度是123℃，殼道路的平均溫度為275℃，溫度150℃時存在較大的熱應力，真空管道內壓差1.1 MPa，這是氯主要的源頭，由于熱系統的來源復雜，所以不能保證其質量，氯離子的直徑為18 ppm，會對不銹鋼產生高水平的腐蝕。

3 應對設備腐蝕的措施

3.1 制造安裝

在安裝階段，主要去除應力的生產過程中，管道及設備應嚴格控制接口的錯誤，削弱產生的組裝的壓力，為了減少焊接的縫隙，應根據國家標準進行焊接，從而減少不必要的應力集中。避免裝配應力的必要性，消除了目前一些國家的廠商整體的能力，因此，企業選擇時要關注技術角度，考慮壓力的影響因素。

3.2 運行維護

工作階段，為了確保水質，對工作順序與參數變動進行優化，避免產生疲勞的腐蝕，不銹鋼管的應力腐蝕加速流出。首次發生疲勞泄漏的管道，三年內會是腐蝕發生的高峰期。因此看到周圍的管道腐蝕嚴重，為防止加熱器的泄漏，要根據經驗加緊維護。

3.3 停運保養

加熱器的使用壽命特別重要。資料顯示，懸浮狀態、水氯離子的濃度超過10倍，因此，在正常運行中，即使過程中沒有達到臨界腐蝕濃度的氯離子濃度，也不應在關閉后維持不應有的濃度，這可能造成嚴重的腐蝕風險。可以采用干燥的養護和氮氣的控制兩種方式以保持其使用壽命。在進行維修前，應采用除鹽水沖洗以外的方法，這樣會使氯離子濃度降低到安全的范圍內，在設備停止后，應及時維護。

4 結束語

不銹鋼加熱器在工作的過程中，任何一個環節的不注意而導致設備的腐蝕損壞會產生巨大的經濟損失，所以加熱器的選擇、制造、使用和維護都必須嚴格控制，保證設備的安全運行。

[1] 寧宇恒，寧宇鵬.電廠熱網加熱器換熱管失效原因分析與對策[J].吉林電力，2009，（3）.

[2] 楊世偉，常鐵軍.材料腐蝕與防護[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2007.

Stress Corrosion Failure Analysis of Heat Exchanger in Polymer Heater

Chen Xue-zhong

The heat exchange pipe is an important equipment. During the operation of the thermal power plant， if there is a leak，it will affect the whole operation of the thermal power plant， and even lead to the equipment outage， which seriously affects the winter heating. In this paper， the heat transfer pipe equipment of the thermal power plant is introduced firstly， then the corrosion test is analyzed.Finally， the reason of corrosion is discussed.

heater；heat transfer tube；corrosion

TQ333.4

B

1003–6490（2017）10–0134–02

2017–07–20

陳學忠（1975—），男，江蘇江都人，主要研究方向為化工工程。