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        哈雷釬焊板式換熱器
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        波紋管容積式換熱器的失效及控制

        點擊:1819 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]

          波紋管容積式換熱器是熱能工程廣泛使用的熱交換設備Ⅰ類壓力容器。1998年7月江蘇某壓力容器廠制造一臺編號為P98096波紋管容積式換熱器,該設備運行2年后用戶反映設備出現滲漏,而不能使用?,F場觀察發現設備筒體的3條環縫兩側有較多的細小裂紋,整個殼體和封頭表面不同程度也存在細小裂紋,但數量比3條環焊縫側要少。用檢驗榔頭敲擊殼體時,聲音已失去了金屬清脆的響聲。針對此情況做出對該換熱器報廢處理決定并對水質進行取樣分析,結果水中C1-含量達55mg/L,超出《容規》規定的25mg/L。據用戶反映在自來水水箱中添加了漂白粉(分子式:Ca(C1O)2和CaCl2)作為殺菌消毒,造成C1-含量超標?,F對這起失效事故從理論上進行機理分析并提出控制措施。

          2容器主要技術參數

          3細小裂紋原因分析應力因素———存在著操作過程中產生的工作應力和焊接殘余應力。當拉應力大于材料強度極限時,可直接產生開裂,當拉應力小于強度極限時雖不能開裂,但也孕育著開裂的可能性。介質因素———水質中的C1-超標,當筒體表面有缺陷時,就會在缺陷處大量聚集,高濃度的C1-是導致開裂的另一個因素。材料因素———SUS304相當于國內材料Cr18Ni9,而鉻鎳奧氏體不銹鋼在拉應力和特定的腐蝕介質共同作用下很容易產生脆性破壞。對上述三個因素從理論上更進一步分析產生裂紋的機理:由于介質的影響,在殼體表面形成了致密的一層鈍化膜,在應力作用下位錯滑移到表面。在殼體表面產生了滑移臺階,使鈍化膜破壞,暴露出新的金屬表面,會形成新的鈍化膜。

          當新鈍化膜來不及形成時,則將形成蝕坑或裂紋,即引起裂紋成核,因而該處與鄰近金屬之間有較大的電位差,前者為陽極區,后者為陰極區,由于電化學電池的作用,使得介質中C1-向裂紋內移動,這將導致金屬沿著一定的平行結晶面發生優先腐蝕溶解,產生大量的溶解產物Fe、Cr、Ni等氧化物聚集在殼體裂紋中及殼體表面上。同時,從裂紋根部直到裂紋表面的復蓋層中,由于氧化鐵和氧化鎳的比重小、體積大,迫使它們沿裂紋根部的縮口大量地排泄到殼體表面,裂紋中腐蝕產物的大量形成和大量的排泄,就造成了一個很大的楔形應力場,特別是裂紋尖端的應力集中更大。當腐蝕溶解到一定的應力階段,材料的塑性變形過程受到嚴重限制時,殼體便以裂開的方式而不是變形的方式來順應外加應力,從而產生了脆性穿晶破裂。這種應力腐蝕斷裂情況是一個滑移———溶解———斷裂過程。對于奧氏體不銹鋼是氯脆現象。

          4控制措施(1)從設計圖樣的技術要求中看出對制造單位用水進行水壓試驗時,要求控制水中氯離子含量小于25mg/L。但對使用單位水質沒有要求控制水中氯離子含量。建議在設計圖樣中應對用戶用水提出氯離子含量要求。(2)設計上要考慮鉻鎳奧氏體不銹鋼材料在特定介質中的脆性破壞,建議不采用不銹鋼材料,可選擇碳鋼材料內表面熱鍍鋅或碳鋼材料內表面襯銅。(3)容器制造過程中應減少冷加工應力和焊接殘余應力,容器內壁不允許有凹坑、劃傷、咬邊等缺陷以減少C1-的富集。(4)使用單位應嚴格控制水中C1-含量,不超過25mg/L。


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