聚合液加热器换热管应力腐蚀失效分析

陈学忠

（阿克苏诺贝尔氯乙酸化工（泰兴）有限公司，江苏泰兴 225400）

聚合液加热器换热管应力腐蚀失效分析

陈学忠

（阿克苏诺贝尔氯乙酸化工（泰兴）有限公司，江苏泰兴 225400）

供热热交换管是一种重要的设备，热电厂在运行过程中，如果存在泄漏，将影响到热电厂的全部运行，甚至直接导致设备停运，严重影响冬季采暖。因此首先介绍了热电厂的传热管道设备，然后分析了腐蚀实验，最后讨论了腐蚀原因，仅供参考。

加热器；换热管；腐蚀

引言

目前，热电加热系统加热器是为用户提供的暖气的重要设备，而且是火力发电厂的主要设备之一，其主要功能是使用蒸汽涡轮机的蒸汽锅炉，加热出供暖的热水然后供给系统，从而进行供暖，满足用户的需求，实现供暖和力量——然而，在现实工作中，阴离子的酸性会根据元件的金属性腐蚀热网加热器，增加了供暖系统的风险。本文对发电站热网加热器的运行中的腐蚀情况与减少腐蚀的方法进行了分析，并提出了减少腐蚀的对策。

1 腐蚀检测分析

1.1 泄漏部位的宏观检查

热交换管解体检查，管道内两种腐蚀痕迹的第一种，就是着板块的缝隙，因腐蚀塑性变形、断裂的形式，金属的光泽表面的损伤，部分产品的腐蚀痕迹看起来浓茶色，在疲劳断裂的情况下，管子和管子相互接触，接触和磨损区域明显。第二种类型是管状环形不规则腐蚀坑和分支和网状裂缝，可见裂缝在漏管中可见，裂缝形态为之字形，一些主要裂缝有许多网状裂纹。腐蚀裂缝范围集中在某一地区，分布不均，分枝形态扩散。

1.2 化学成分分析

通过使用直读式的分光器，对漏水管的合金成分进行分析，测定数次取平均值，比较流出的热管成分，对分析结果进行分析，分析结果如表1所示。

表1 腐蚀换热管（0Cr18Ni9）成分对比表

对化学成分分析结果表明， 损坏的不锈钢管成分符合牌号要求，材质无问题。

1.3 微观组织分析

非金属材料的正常混合，内壁会有小小的裂纹，可以通过王水腐蚀样品对其进行观察。裂纹发展是穿晶型，内壁出现裂缝、状态良好、裂纹分布树附近会主要结成穿晶混合晶体，一点点向裂缝深处扩展从而形成内室化合物，这些典型特征是不锈钢应力腐蚀的结果。此外，还指出了对外墙出现裂缝形式。因此，可以看出在裂缝处的残余部分具有高氯，其根本原因是氯被吸附在其腐蚀的不锈钢上，由于压力的影响，热管内气体的交换，不锈钢表面保护膜会被破坏，通过连续的分解和演化，形成了微裂缝，应力腐蚀裂开的膜会形成扩张性的大块地区，在不断的压力之中，地区性的脆弱性会变得更加敏感。

2 腐蚀原因分析

2.1 腐蚀判断

部分管子会有脆弱的断裂处，典型的疲劳断裂的管道在一端会有许多龟裂，其中会有裂缝和腐蚀的孔，这是典型的应力腐蚀，通过分析腐蚀方式的结果，可以得出，腐蚀的原因是应力腐蚀明显的损伤主要分布在疲劳断裂的漏点处，管中的水会变成水蒸气，而在加热的蒸汽的环境中更“适合”氯的严重腐蚀。

2.2 腐蚀机理

2.2.1 氯离子腐蚀机理

到目前为止，通过氯离子的活性状态，可以判断出金属的机理，但两个部分可以划分成相膜理论的观点，氯离子半径小，所以透过力强，因此它容易在氧化膜刺一样的小洞之间，与金属表面的可溶性化合物进行结合，致使氧化膜结构变化、金属腐蚀。吸附氯离子形成氧化膜破坏的理论根源，是因为氯离子吸附能力强大，但金属吸附能力却不够，所以金属表面的金属氧氯离子的被动状态会决定金属表面是否含氧，金属离子在金属的表面是否会被被覆盖，借此进而确定产品的使用是否会被放缓。由于它不属于金属表面，所以是一个不稳定的产品。

2.2.2 应力腐蚀机理

压力罐的腐蚀达到45%，因此不锈钢压力容器的应力腐蚀非常重要，应力腐蚀是伸展的应力和腐蚀介质的结合导致的低气压的断裂，应力腐蚀通常会伸展并运动，不仅在应力腐蚀环境的作用下，还经常有特殊的腐蚀介质。氯离子的腐蚀介质中含有氧和硫酸，因此溶液的硫化氢应力腐蚀变得更加容易，应力腐蚀断裂的主要原因是氯离子浓度和温度的关系。

2.2.3 腐蚀条件

应力腐蚀的裂缝的应力主要是加工和制造过程开始形成的残分应力以及温度梯度引起的热应力，我们不能创造压力和真空管道内的平均温度是123℃，壳道路的平均温度为275℃，温度150℃时存在较大的热应力，真空管道内压差1.1 MPa，这是氯主要的源头，由于热系统的来源复杂，所以不能保证其质量，氯离子的直径为18 ppm，会对不锈钢产生高水平的腐蚀。

3 应对设备腐蚀的措施

3.1 制造安装

在安装阶段，主要去除应力的生产过程中，管道及设备应严格控制接口的错误，削弱产生的组装的压力，为了减少焊接的缝隙，应根据国家标准进行焊接，从而减少不必要的应力集中。避免装配应力的必要性，消除了目前一些国家的厂商整体的能力，因此，企业选择时要关注技术角度，考虑压力的影响因素。

3.2 运行维护

工作阶段，为了确保水质，对工作顺序与参数变动进行优化，避免产生疲劳的腐蚀，不锈钢管的应力腐蚀加速流出。首次发生疲劳泄漏的管道，三年内会是腐蚀发生的高峰期。因此看到周围的管道腐蚀严重，为防止加热器的泄漏，要根据经验加紧维护。

3.3 停运保养

加热器的使用寿命特别重要。资料显示，悬浮状态、水氯离子的浓度超过10倍，因此，在正常运行中，即使过程中没有达到临界腐蚀浓度的氯离子浓度，也不应在关闭后维持不应有的浓度，这可能造成严重的腐蚀风险。可以采用干燥的养护和氮气的控制两种方式以保持其使用寿命。在进行维修前，应采用除盐水冲洗以外的方法，这样会使氯离子浓度降低到安全的范围内，在设备停止后，应及时维护。

4 结束语

不锈钢加热器在工作的过程中，任何一个环节的不注意而导致设备的腐蚀损坏会产生巨大的经济损失，所以加热器的选择、制造、使用和维护都必须严格控制，保证设备的安全运行。

[1] 宁宇恒，宁宇鹏.电厂热网加热器换热管失效原因分析与对策[J].吉林电力，2009，（3）.

[2] 杨世伟，常铁军.材料腐蚀与防护[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，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

陈学忠（1975—），男，江苏江都人，主要研究方向为化工工程。