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舜特机械 · 生产工艺

双热源换热器性能特点

 

双热源换热器适用于具有两种不同热源的热水系统,双热源换热器多采用立式结构,上下两组换热管束布置,两种换热管束一般呈水平直径对称设置;双热源换热器具有和单管束换热器一样的性能优点,并且可以利用太阳能及其它可再生能源,达到节能的效果。


关于不锈钢晶间腐蚀的原理说明及对策

 

在换热器及容器制造行业中,以前常用的不锈钢材料为304牌号,其通常国标的牌号表示法为:0Cr18Ni9,这是一种不含钛的不锈钢材料,由于我国早在2012年前的不锈钢材料大多依赖进口,所以一个时期内我们国家的许多机械厂当时相信外国的材料而进口了大量的304不锈钢材料,后来许多换热器制造公司发现进口的不锈钢304材料产地非常众多,而且一般进口材料都采用卷筒板开平,因此这样的不锈钢材料的质量也会参差不齐。

对于不锈钢304而言,由于其化学元素中不含钛,在温水及承压使用场合里如果有CL-(氯离子)存在,同时伴随压力作用下极易造成“不锈钢晶间腐蚀”,造成不锈钢晶间腐蚀的原理是:

不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10~12%。当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%~0.03%,而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值,故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,在晶间形成碳化铬的化合物,如(CrFe)23C6等。数据表明,铬沿晶界扩散的活化能力162~252KJ/mol,而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol,即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小,内部的铬来不及向晶界扩散,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。

产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到拉应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上,在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。

根据我公司多年制造热交换器的经验,一旦不锈钢产生晶间腐蚀,就无法采用补焊的方法加以补漏,因为晶间腐蚀己造成不锈钢母体的金相组织发生脆变。产生裂纹后筒体部位特别是焊缝附近就会产生微裂纹,从而导致渗漏。

 

对策1:

为了克服不锈钢晶间腐蚀,如果是因为水中氯离子含量超标(大于25PPM,注:按GB150标准规定的不锈钢容器水压试验时氯离含量),这种情况下,一般用户无法自己降低水中氯离子含量,可以采用更高级的不锈钢316L材料制作热交换器或贮水罐:

 

*316L材料抗晶间腐蚀原理说明:

相比304不锈钢,316L(国标牌号为S31603或00Cr17Ni14Mo2)是一种超低碳氮、含17%铬14%镍与2%钼的奥氏体不锈钢。其中钼元素的存在极大提高了高温抗氧化性能,可以避免形成铬的碳化物,同时也具有很好的抗晶间腐蚀的能力,超低碳的元素也很大程度上提高了材料的焊接性能,与304相比,316L钢种具有高抗氯、优良的耐应力腐蚀性、抗点蚀性等有优点,可较大提高换热器的使用寿命。

当然采用316L不锈钢做设备造价会比304不锈钢贵,这也是用户需要考虑的问题。

 

对策2:

可以采用碳钢内衬不锈钢工艺,可较好地避免不锈钢壳体产生晶间腐蚀现象:

 

碳钢内衬不锈钢工艺原理图:

 

工艺示意

如图:碳钢内衬不锈钢是在碳钢内表面通过拼接、压制和加强,衬一层不锈钢板(常规是1.0~1.5mm的304薄不锈钢板),相邻衬板间的交接处采用搭接的方式用氩弧焊或焊接连接,内衬不锈钢304起到防锈的作用,而且碳钢和不锈钢可采用异种钢焊条良好的结合,保证内衬层不会与碳钢壳体轻易剥离。另外,碳钢和不锈钢两种材料都是钢,不会形成金属原电池效应,所以,不会对碳钢壳体造成氧化腐蚀;同时,由于不锈钢内衬材料贴合在碳钢壳体内部,这层不锈钢材料只起一个隔离水和外部碳钢壳体的作用,所以不受压力引起的应力,内衬材料不会产生晶间腐蚀现象。

当然,采用碳钢内衬不锈钢材质,造价反而会比用不锈钢304材质更低,因为主体的碳钢材料价比不锈钢低许多,这也是近年来许多用户的选择。

 综合上述,热交换器或贮水罐在产生不锈钢晶间腐蚀现象后,一般是无法采用补焊的方式来解决壳体开裂现象的,因为此时不锈钢的材料己发生晶相组织脆化,焊接只会加剧裂纹的产生,而且局部的补焊也无法保证其它部位不出现新的裂纹,更换新的设备才是解决问题的根本方法,用户可根据实际需要,建议可采用上面两种方案加以实施。


热交换器换热管选用不锈钢管及紫铜管的优缺点说明

 

碳钢内衬不锈钢是在碳钢内表面通过拼接、压制和加强,衬一层不锈钢板(常规是1.0~1.5mm的304薄不锈钢板),相邻衬板间的交接处采用搭接的方式用氩弧焊或焊接连接,内衬不锈钢304起到防锈的作用,而且碳钢和不锈钢可采用异种钢焊条良好的结合,保证内衬层不会与碳钢壳体轻易剥离。另外,碳钢和不锈钢两种材料都是钢,不会形成金属原电池效应,所以,不会对碳钢壳体造成氧化腐蚀;同时,由于不锈钢内衬材料贴合在碳钢壳体内部,这层不锈钢材料只起一个隔离水和外部碳钢壳体的作用,所以不受压力引起的应力,内衬材料不会产生晶间腐蚀现象。

当然,采用碳钢内衬不锈钢材质,造价反而会比用不锈钢304材质更低,因为主体的碳钢材料价比不锈钢低许多,这也是近年来许多用户的选择。

综合上述

热交换器或贮水罐在产生不锈钢晶间腐蚀现象后,一般是无法采用补焊的方式来解决壳体开裂现象的,因为此时不锈钢的材料己发生晶相组织脆化,焊接只会加剧裂纹的产生,而且局部的补焊也无法保证其它部位不出现新的裂纹,更换新的设备才是解决问题的根本方法,用户可根据实际需要,建议可采用上面两种方案加以实施。

以大降低产品造价,但同时具备相同的使用效果,是一种非常合理可靠的新工艺。