板式換熱器失效原因分析及維修方法研究

夏和偉?劉全眾?夏和詳?夏海濤

摘要：在分析板式換熱器時，增強板式換熱器的壽命，主要考慮到板式換熱器中所涉及到的傳熱流體阻力等不同的方面，其能確保換熱器正常地運行。在1878年，德國首先發明了板式換熱器并且申請專利。20世紀60年代，我國則發明了第一臺板式換熱器，是一種新型的、高效的換熱器，是由具有一系列的波紋形狀金屬片堆緊密堆疊而成，其中包括了傳熱板片的固定活動，夾緊板等系列的組成部分。

關鍵詞：板式換熱器;失效原因分析;維修方法

引言：板式換熱器本身具有結構緊湊并且耐壓、耐濕等一系列的優勢，當前被廣泛的應用在各個不同領域。目前板式換熱器在使用的過程中，其中主要集中在傳熱的過程以及流體阻力動力學研究上。板式換熱器中所涉及到的波紋板片以及腐蝕介版片等研究都直接影響到了板式換熱器的整體使用質量。本文在分析板式換熱器時，主要分析的是其失效的原因以及相關的維修方法，降低板式換熱器出現問題的頻率以及可能性，通過金相實驗以及材料硬度實驗，提高板式換熱器在使用過程的效果。

一、板式換熱器失效的原因

板式換熱器之所以會出現失效的原因，主要有以下幾個不同的內容。

（一）傳熱片材料組織出現問題

在選擇板式換熱器進行分析時，本文主要采用的板式換熱器是金相試驗鑲嵌機和雙盤金相拋光機，這兩種板式換熱器中的傳熱材料均通過金相顯微鏡進行觀察，能夠發現其不銹鋼傳熱板材料的表面，以此來判斷材料的成像。如果是材料本身出現了大小缺陷或者是分布缺陷，選擇一個失效樣本，在該樣本下找到沒有被腐蝕，腐蝕程度較輕或者以及腐蝕程度相對較為嚴重的三個不同區域，通過對這三個不同區域進行線切割、加工等不同方式制作出三個不同試樣，放在1000攝氏度到1100攝氏度的高溫下進行高溫加熱并且分解，將其分解后在最短的時間進行冷卻處理，能夠讓碳化物固溶于奧氏體中。等到冷卻到室溫時，則可以在室溫的條件下獲得奧氏體組織通過金相顯微鏡下進行觀察，發現沒有被腐蝕的樣品，其組織處于正常的狀態。孿晶以晶體形態分布，而輕度腐蝕樣品在腐蝕后，由于已經被腐蝕，其存在一定的腐蝕口，腐蝕孔周圍則是正常的結晶分布。如果腐蝕程度較輕，周圍存在大量的腐蝕孔，也會出現樹枝狀的裂紋，整體的表面是非常粗糙的，有許多顆粒會嚴重的被腐蝕，甚至從表面上脫落。由此可見，傳熱板材料是傳熱器使用的過程中出現失效的原因之一。

（二）材料的硬度

由于傳熱片本身的材料被腐蝕，導致的材料結構遭受到破壞，y的硬度同樣也影響到了換板式換熱器在使用時的效果，對該傳熱片的硬度進行分析時，主要選擇的儀器是維氏硬度測試儀，在使用時的使用原理是通過四棱錐體金剛石對試樣進行壓力檢測，檢測一段時間后卸除該壓力，觀察試樣中的壓痕長度，由此能夠直接計算出樣品中的硬度。檢查時主要檢查的部位是熱交換面以及密封槽。測試的壓力為9.89807N，測試時間則保持在十秒鐘，要求不同的測試樣點在進行測試時間隔2mm，進行測量七次，并且取平均值通過測量得到結果。密封槽測試的平均硬度為237，高于國際的標準硬度210，并不符合國際的要求。而熱交換面試硬度平均值則在204，低于國際標準硬度值。為此，發現密封槽硬度值過高，不符合國際標準。由此可見，在整體使用的過程中，很有可能會出現密封槽硬化的現象，使得材料的塑性降低而脆性提高，甚至在使用的過程中出現裂紋的情況不僅降低了整體的使用壽命，還會導致使用的效果逐步下降，這也是當前板式換熱器出現失效的原因之一。

二、板式換熱器的維修方式

板式換熱器一旦出現故障時，需要對其進行維修。大多數情況下，一旦板式換熱器自身的換熱效率在逐步下降，可以選擇反沖洗法以及化學清洗法進行簡單的維修。找到故障出現的原因，降低此類故障的發生，提高在整體使用過程中的使用效果和質量。

（一）選擇反沖洗法

板式換熱器失效原因是由于換熱器的換熱效果在逐步下降，在確保沒有外界環境的干擾因素之下可以清洗冷熱接進口的過濾器，如果這種方法仍舊無法解決板式換熱器失效的問題，則將換熱器切出，并且采用從流到相的方向，操作壓力處在1.2至1.5倍進行反向沖洗。這一種沖洗方法能夠改變板式換熱器失效的問題，但是通過大量的實踐表明，需要多次沖洗才能夠得到效果。如果僅僅是一到兩次沖洗，整體的效果不明顯。在實際應用中效率同樣較低。

（二）化學清洗法

如果選擇化學清洗法，多數情況下應該根據板式換熱器本身的材料分析，如果是不銹鋼材料出現問題，則不能夠使用鹽酸或者是鹽酸類的清洗劑進行清洗，需要考慮到其化學清洗后是否會發生反應。不拆板片的正太設備清洗更需要注意，由于化學試劑在充分溶解后，可能會存在著一定的殘渣，在多縫隙的結構中難以被有效的沖洗，而堿中和也無法做到充分反應。可以采用硝酸加上緩蝕劑進行清洗，直接有效地提高清洗的整體效率，并且做到適當的加溫，提高板式換熱器的整體處理效果。

結語

綜上所述，分析板式換熱器失效原因以及其研究其維修方法后，能發現板式換熱器相比于原本的管殼式換熱器而言，存在著非常多的優勢，其中包括了占地面積小，質量輕，對數平均溫差大，容易拆洗等一系列優點，板式換熱器實現了多種介質之間的相互換熱。由于傳熱片材料被腐蝕而導致的材料結構發生了破壞，其殘余應力反應過大是失效是機器失效的原因之一。

參考文獻：

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