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冷凝器廠(chǎng)家,不銹鋼冷凝器,冷凝器生產(chǎn)廠(chǎng)家_山東淄博千盛化工設備有限公司

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不銹鋼冷凝器穿孔的原因分析及解決辦法

http://m.27577.cn 發(fā)布日期:[ 2016年4月11日 ]

一般情況下,不銹鋼非??煽?可以放心使用很多年。因此,出于耐用性的考慮,很多油廠(chǎng)都選擇不銹鋼冷凝器。雖然一次性投入比較大,但從長(cháng)遠的角度考慮是經(jīng)濟可行的。但不銹鋼也不是人們想象中的不被腐蝕,不銹鋼也有其弱點(diǎn),如果在投資初期被忽略,將會(huì )使所有的投入付諸東流,因此應對不銹鋼材料有一定的了解。

1 不銹鋼材料的特點(diǎn)

不銹鋼全稱(chēng)為不銹耐酸鋼,有非常好的耐腐蝕性能。在大氣中年平均腐蝕率≤0.01mm。按使用環(huán)境的不同發(fā)展出了很多的分支,但不銹鋼中主要的合金元素是鉻和鎳,在普通的低碳鋼中只要加入≥12%分子量的鉻,整個(gè)鋼材就有了抗腐蝕性能。不銹鋼冷凝器的使用材料一般為0Cr18Ni9(即通常所說(shuō)的304),是一種低碳不銹鋼,其中含Cr量18%左右,含Ni量9%左右,也是在工業(yè)應用中較常規的不銹鋼品種。

不銹鋼之所以耐腐蝕是因為其表面的一層氧化膜,專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)鈍化膜。有了這層膜的保護,使材料里面的金屬元素與空氣中的氧隔離,從而起到防腐的作用。鈍化膜表面仍有一定的反應能力,在一般的介質(zhì)中鈍化膜的溶解和修復處于動(dòng)平衡狀態(tài),但只要介質(zhì)中含有活性陰離子(常見(jiàn)的如氯離子Cl-)時(shí),自鈍化的平衡態(tài)就會(huì )被破壞,此時(shí)溶解就占優(yōu)勢,其原因是氯離子Cl-吸附在鈍化膜表面,把氧原子排擠掉,使鈍化膜上鈍化比較薄弱的點(diǎn)域被擊穿,腐蝕僅僅集中在設備的某些特定點(diǎn)域,并在這些點(diǎn)域形成深處發(fā)展的腐蝕小坑,而金屬的大部分表面仍保持鈍性。

氯離子Cl-對不銹鋼的腐蝕在很端情況下可在24h內穿透,在這種情況下材料的厚度不起主導作用。不銹鋼的腐蝕和氯離子Cl-濃度及使用溫度有很大關(guān)系,溫度越高,腐蝕越快,這也就是冷凝器泄漏總是從脫溶冷凝器開(kāi)始的原因。

在低于60℃的情況下,不銹鋼304耐氯離子Cl-濃度的很限是≤35mg/L,很出這個(gè)范圍就非常危險了。如果很出了這一范圍,可以選用級別更高的00Cr17Ni14Mo2(俗稱(chēng)316L),由于加入了額外的鎳和鉬,使材料可耐受80mg/L的氯離子Cl-濃度,但其昂貴的價(jià)格為眾多企業(yè)不能接受。

2 不銹鋼冷凝器的加工方式及利弊

不銹鋼冷凝器的性能除了與材料本身有關(guān),也與其加工方式有密切的關(guān)系。不銹鋼管分無(wú)縫管和焊管兩種,前者的質(zhì)量?jì)?yōu)于后者,但由于制作工藝的不同,無(wú)縫管的價(jià)格大大高于焊管。生產(chǎn)企業(yè)及制造企業(yè)出于成本及投資考慮,在選材上一般都選用焊管作為冷凝管。既起到了不銹鋼的作用,價(jià)格又相對便宜很多。無(wú)縫管的制作過(guò)程是用合格的坯料冷拔成形,然后固溶處理(高溫回火+淬火),接著(zhù)靜置于強酸環(huán)境中酸洗鈍化,使之形成一層鈍化膜,整個(gè)處理過(guò)程是和不銹鋼板材相同的,由于體積小容易處理,其機械性能優(yōu)于板材。而其加工工藝決定了它的厚度一般較焊管厚些。

焊管是由冷軋成的鋼帶(經(jīng)固溶處理)經(jīng)模具后擠壓成鋼管形狀,然后由自動(dòng)氬弧焊自熔焊接而成,成形并經(jīng)校直后低溫消應力回火,然后酸洗鈍化。由于生產(chǎn)的鋼帶厚度可控制得比較薄,且生產(chǎn)的成本也較低,因此焊管的價(jià)格相對便宜。

在局部機械性能及化學(xué)成分分析上,焊管的性能和無(wú)縫管并無(wú)明顯差別,但焊管的焊縫是一個(gè)薄弱環(huán)節,其并不體現在力學(xué)上,而是體現在耐腐蝕性能上,由于在焊接的高溫環(huán)境中,奧氏體中固溶的碳化物在奧氏體晶間有Cr3C6沉淀析出,即可產(chǎn)生敏化現象,造成碳化物鄰近部分形成貧鉻區,又因是自熔焊接,合金元素Cr得不到有效的補充,使其抗晶間腐蝕的能力降低,也就是為何雖經(jīng)酸洗鈍化,但其與無(wú)縫管相比抗腐蝕性能仍有一定差距的原因。故在同樣的使用條件下,焊縫部位易較先被破壞。另外,由于焊管經(jīng)模具擠壓成形過(guò)程,內部應力雖經(jīng)低溫回火釋放,但其內部組織也無(wú)法與無(wú)縫管相比。

3 實(shí)際應用中發(fā)現的問(wèn)題及解決方法

較近幾年我公司承建了一批中小型油廠(chǎng),有許多采用了不銹鋼列管冷凝器。在生產(chǎn)過(guò)程有幾個(gè)廠(chǎng)家的冷凝器均出現了泄漏,這一現象引起了重視,從抽出的泄漏冷凝器發(fā)現了一個(gè)共同點(diǎn),冷凝器表面并無(wú)整體腐蝕,而是出現了直徑<0.5mm的貫通型小孔。

從不銹鋼材料使用特性出發(fā),分析得知這是由于氯離子Cl-對不銹鋼的破壞典型表現———孔蝕。經(jīng)對出問(wèn)題企業(yè)的循環(huán)水樣進(jìn)行檢驗后,發(fā)現水中氯離子Cl-含量很標,也證實(shí)了這一點(diǎn)。因此,參照GB150《鋼制壓力容器》中的規定,不銹鋼容器水壓試驗用水中氯離子Cl-含量應≤25mg/L,對用戶(hù)的水質(zhì)提出了嚴格的要求。同時(shí),在設計及投資中還應注意以下幾個(gè)方面。

(1)現在多采用臥式冷凝器,因此在設計及安裝中應使其有一定的傾角而非水平,這樣可在停車(chē)時(shí)使管內的水全部放凈無(wú)積水。因為在流動(dòng)的水中,氯離子Cl-在管壁表面附著(zhù)相對不易,積水中的氯離子Cl-則很易附著(zhù),在重力的作用下會(huì )加快腐蝕速度。此外,如果停車(chē)時(shí)間過(guò)長(cháng),即使積水中氯離子Cl-不很標,也會(huì )對冷凝器有一定程度的腐蝕;

(2)部分生產(chǎn)企業(yè)將自來(lái)水作為補充水,這樣做其實(shí)很危險。自來(lái)水是通過(guò)充入氯氣(在水中以離子態(tài)存在)達到消毒的目的,這使水中的氯離子Cl-增加,國家標準中規定自來(lái)水中氯離子Cl-含量≤500mg/L為合格,遠遠很過(guò)不銹鋼允許使用的≤25mg/L的濃度。如采用深井水源,一般情況下,南方水中氯離子Cl-含量合格或很標不多,而北方尤其西北地區則要很標很多,因此建廠(chǎng)選址和水源選擇都要引起重視;

(3)另外,可能在投產(chǎn)初期氯離子Cl-含量合格,但由于冷凝器的冷卻水是循環(huán)使用的,因蒸發(fā)等原因水量會(huì )有損失,每天要加入一定量的補充水。在這個(gè)過(guò)程中,有一點(diǎn)是特別容易被忽視的,就是水分被蒸發(fā)后,水中的氯離子Cl-并沒(méi)有被帶走,即水中的氯離子Cl-含量越來(lái)越多,因此應定期對循環(huán)水池的水進(jìn)行檢測。針對上述問(wèn)題,通??梢圆扇∫韵聝煞N解決方法:①在水中氯離子Cl-含量很標不多或運行一段時(shí)間引起的累積氯離子Cl-含量很標的情況下,可在水池中投放負離子交換劑,如NO3-和SO42-等;②增加水處理設備,去除水中的陰離子,開(kāi)車(chē)前先處理補充水,待循環(huán)水滿(mǎn)后開(kāi)車(chē),因此水處理設備不需要很大的處理量,只要能滿(mǎn)足每天補充水的處理量即可,不會(huì )增加很多投資。綜上所述,不銹鋼列管冷凝器的破壞大多是由于循環(huán)水中氯離子Cl-的濃度很標所致。只有很少數是由焊縫開(kāi)裂所致,且此情況是可以修復的,但一旦發(fā)生孔蝕則冷凝器基本報廢,因此須對循環(huán)水的水質(zhì)引起高度重視。

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