不锈钢换热器管应该这样处理腐蚀和穿孔!

应遵循紧急停机损失、根本原因调查、有针对性的维修/更换和系统优化预防的过程来处理不锈钢换热管的腐蚀穿孔。关键是首先终止泄漏风险,然后分析腐蚀原因,避免问题再次发生

首先,紧急停机损失和系统隔离:

腐蚀穿孔会导致换热介质泄漏(如管侧和壳侧介质之间的相互连接),需要立即停止机器,关闭换热管两侧的进出口阀,切断介质流动;如果不能立即停止机器,可以通过旁通管道切换流量,以减少泄漏介质对系统的影响。之后,应清除泄压排放管中的残留介质(注意避免直接排放腐蚀性介质和污染),并用中性清洗剂(如清水、弱碱性溶液,以避免加剧不锈钢腐蚀)冲洗管道,以清除残留的腐蚀性介质(如氯离子、酸性物质),清除后续检查和维修的障碍物,防止残留介质的持续腐蚀导致穿孔区域扩大。

接下来是根本原因调查:

明确腐蚀穿孔的类型和原因——不锈钢换热管的腐蚀穿孔不是单一原因,需要通过目视检查、介质分析和工况审查来确定,以便有针对性地解决。常见类型和触发因素包括:

点蚀/缝隙腐蚀:通常是由于介质(如海水、含氯冷却水)中存在氯离子,或换热管与管板之间的膨胀/焊接接头处存在间隙(介质残留积聚,形成局部高浓度腐蚀环境),导致不锈钢表面钝化膜破坏,形成小腐蚀孔,逐渐扩展成穿孔。观察穿孔部位是否有“针状”孔,或管板连接处是否有腐蚀痕迹。

应力腐蚀开裂(SCC):如果换热管在安装过程中存在残余应力(如过度膨胀、焊接后未进行应力消除热处理),并且介质中含有氯离子、氢氧根离子等,当温度升高(通常超过60℃)时,应力和腐蚀性介质共同作用,导致管沿晶界或穿晶边界开裂,最终形成穿孔。裂纹区域通常呈“分支”或“直”状,穿孔边缘相对整齐。

晶间腐蚀:如果不锈钢换热管的材料选择不当(如304不锈钢在敏化温度范围(450-850℃)停留时间过长,或焊接后未及时冷却),碳和铬元素结合形成碳化铬,导致晶界铬含量降低,耐腐蚀性丧失。介质将沿着晶界腐蚀,导致管的强度降低,最终导致压力或振动导致穿孔。管子的穿孔部分容易“粉状”脱落。

侵蚀腐蚀:如果管内介质的流速过高(超过设计值,如超过3m/s),或者介质中含有固体颗粒,它将继续侵蚀换热管的内壁,损坏钝化膜,形成“槽状”腐蚀,逐渐加深成穿孔,穿孔部位大多位于介质的入口端或转折点。

第三步是有针对性的维修或更换:

根据穿孔程度和腐蚀类型选择解决方案——考虑穿孔的数量和位置、管道损坏程度和腐蚀原因,并选择经济可靠的处理方法:

单孔/少量穿孔(≤穿孔总数的5%):管堵塞处理——如果穿孔管的数量少且不影响整体传热效率,可以使用“机械塞”或“焊接塞”堵塞穿孔管的两端(确保塞子与管板紧密密封,避免介质从塞间隙泄漏)。注意:在堵塞管道之前,有必要确认管道中没有明显的应力腐蚀或晶间腐蚀(否则堵塞后相邻管道仍可能腐蚀),堵塞管道的总数不应太高(通常不超过10%),以防止传热效率显著降低。

多个穿孔或关键区域的穿孔:更换换热管-如果存在大量穿孔管,或者如果穿孔位于换热管的中间且难以密封,则需要整体更换损坏的换热管。更换时,应注意:① 材料匹配:根据腐蚀原因选择更耐腐蚀的不锈钢材料(如316L(含钼,耐氯离子)用于严重点蚀,2205双相不锈钢用于应力腐蚀); ② 安装过程控制:控制膨胀过程中的膨胀压力,避免过度膨胀造成的残余应力;焊接后,需要进行消除应力热处理(如固溶处理和稳定处理),以消除焊接应力,防止晶间腐蚀; ③ 管板间隙处理:膨胀或焊接后,密封管板和换热管之间的间隙(如注入密封胶),以避免间隙腐蚀。

局部轻度腐蚀(无穿孔但有腐蚀坑):修复处理——如果只有局部腐蚀坑或小裂纹存在,可以使用“焊接修复”(使用相同材料的不锈钢焊丝修复腐蚀坑,焊接后进行抛光和应力消除处理)或“钝化处理”(焊接后用硝酸氢氟酸溶液钝化以恢复不锈钢表面的钝化膜),但必须确保修复区域没有残余应力,钝化后彻底冲洗,以避免钝化溶液的残余腐蚀。

第四步是系统恢复和验证:

确保维修后的安全运行——维修或更换后,需要严格检查换热系统,以避免隐患和残留物:① 试压:分别在管侧和壳侧进行水压试验(试验压力为设计压力的1.25-1.5倍),保压30分钟,检查塞子、焊缝和新管道是否泄漏; ② 系统冲洗:在施工过程中,用中性水再次冲洗管道和壳程,以清除残留的焊渣、油渍等,避免杂质堵塞管道或引起腐蚀; ③ 试运行监测:系统启动后,持续监测进出口温度、压力和介质成分(如氯离子浓度),观察24-48小时,确认无泄漏,传热效率正常,无新的腐蚀迹象。

最后,长期预防:

从源头上避免腐蚀穿孔——在解决当前问题后,有必要根据腐蚀原因优化系统,以防止再次发生:① 介质控制:降低介质中腐蚀性离子的含量(如冷却水脱氯处理,控制氯离子浓度≤20ppm),将介质的pH值调节至中性或弱碱性(避免酸性介质); ② 优化工作条件:将管道内介质的流速控制在设计范围内(通常为1-3m/s),避免高流速引起的侵蚀和腐蚀,避免温度长时间处于不锈钢敏化温度范围内; ③ 定期检测:每6-12个月使用内窥镜和超声波厚度测量等方法检查换热管内壁,及时发现腐蚀的早期迹象; ④ 材料升级:如果腐蚀反复发生,考虑将换热管的材料升级为更耐腐蚀的类型(如哈氏合金或钛合金,具体取决于介质的腐蚀性)。

总之,解决不锈钢换热管腐蚀穿孔的关键是“先停止泄漏,再调查原因,再修复,最后预防”——不仅要通过应急处理和修复来终止当前的故障,还要通过根本原因分析和系统优化,从材料、工艺和工作条件等方面消除腐蚀原因,以确保换热系统的长期稳定运行。

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