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热交换器壳体内衬不锈钢工艺的性能说明

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热交换器壳体内衬不锈钢工艺的性能说明

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  • 作者:浙江舜特机械设备有限公司
  • 来源:浙江舜特机械设备有限公司
  • 发布时间:2019-06-01 10:56
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【概要描述】关于对热交换器壳体材料采用碳钢内衬不锈钢工艺的特性说明 一、容积式热交换器壳体碳钢内衬不锈钢工艺产生的背景:热交换器是广泛应用于各类酒店、办公楼、医院、学校建筑的集中供热水设备。因为涉及到贮存热水和加热水的功能,在换热器制造行业中,过去很长一段时间常用的不锈钢材料,因为不锈钢材料不会生锈,从而保证水质,北方及内陆地区有些地方为降低造价也使用全碳钢的壳体,但不能保证在使用过程中不产生锈水。因此奥氏体

热交换器壳体内衬不锈钢工艺的性能说明

【概要描述】关于对热交换器壳体材料采用碳钢内衬不锈钢工艺的特性说明 一、容积式热交换器壳体碳钢内衬不锈钢工艺产生的背景:热交换器是广泛应用于各类酒店、办公楼、医院、学校建筑的集中供热水设备。因为涉及到贮存热水和加热水的功能,在换热器制造行业中,过去很长一段时间常用的不锈钢材料,因为不锈钢材料不会生锈,从而保证水质,北方及内陆地区有些地方为降低造价也使用全碳钢的壳体,但不能保证在使用过程中不产生锈水。因此奥氏体

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关于对热交换器壳体材料采用碳钢内衬不锈钢工艺的特性说明

一、容积式热交换器壳体碳钢内衬不锈钢工艺产生

   热交换器是广泛应用于各类酒店、办公楼、医院、学校建筑的集中供热水设备。因为涉及到贮存热水和加热水的功能,在换热器制造行业中,过去很长一段时间常用的不锈钢材料,因为不锈钢材料不会生锈,从而保证水质,北方及内陆地区有些地方为降低造价也使用全碳钢的壳体,但不能保证在使用过程中不产生锈水。因此奥氏体不锈钢是很长一段时间内各厂家首选的热交换器壳体材料,过去通常国标的牌号表示法为:0Cr18Ni9,国外日本的牌号表示方法是:SUS304,如今:新的中国牌号是S30408。这是一种不含钛的普通不锈钢材料,早在2000年前,国产不锈钢较少,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热交换器生产厂家往往从外国进口了大量的不锈钢SUS304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材料产地非常杂乱,材料品质良莠不齐,有些进口的材料其实还比不上当时国产的不锈钢板。所以当时采用这些进口不锈钢材料制造的热交换器在使用一段时间后经常产生焊缝部位漏水的现象,经过国内许多厂家和研究机构的分析,造成这个现象的根本原因是,不锈钢壳体发生了“不锈钢晶间腐蚀现象”,下面就晶间腐蚀产生的原理做一下闸述:

对于不锈钢SUS304而言,由于其化学元素中不含钛,在温水使用场合里如果有CL-(氯离子)存在,在伴随温度和压力作用下,当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬Cr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(指304)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”,在热水和腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力同时造成晶体间的结合力大大下降,产生脆化,进而在压力作用下产生微裂纹,这就是所谓的不锈钢晶间腐蚀现象。

    产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,脆化的晶间结合力使钢材组织容易沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。另外,由于焊接热影响的原因,不锈钢材料最容易产生晶间腐蚀的部位是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)。

而且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。用电弧焊补焊时,焊接产生的热应力会加剧裂纹的产生和扩展。

二、容积式换热器壳体碳钢内衬不锈钢工艺的原理:

    在这种普遍现象的出现后,各热交换器厂家都想要用一种新材料和新工艺来取代常规不锈钢304做壳体。我们公司通过不断的实践和改进,率先推出了碳钢衬铜工艺,就是在碳钢壳体内部内衬一层紫铜板,利用铜的不生锈不会产生晶间腐蚀来取代不锈钢304壳体,推出后通过实践克付了不锈钢晶间腐蚀现象,并取得了一定的用户市场,但经过一段时间的实用,又发现了一个问题,在铜和碳钢接触的部位发现碳钢会腐蚀掉,开始不明白这个现象,后来才发现:是因为铜和铁两种金属材料在水中会产生“金属原电池效应”,这样一来,铁元素会被“融化”掉。而且铜和碳钢其实很难通过氩弧焊结合,容易造成内衬铜皮脱落。

    我公司技术工艺部门,随后开始设想碳钢内衬不锈钢的工艺,因为碳钢和不锈钢的材料可以用异种钢焊条(A302)很可靠的焊在一起,但不锈钢材料比较硬和韧,不易加工,通过不断的改进,终于在2002年左右成功地研究成功“碳钢内衬不锈钢工艺”。

    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SUS304或SUS444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,且不锈钢内衬的强度和韧性比铜提高许多。而且碳钢和不锈钢可采用异种钢焊条良好的结合,比起碳钢和铜相对脆弱的结合力大大提高了,可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,内衬材料不会轻易产生晶间腐蚀现象。

咨询热线:0575-82190898/17757522205

作者:浙江舜特机械设备有限公司

网址:www.sycrt.com

三、碳钢内衬不锈钢工艺的实用状况:

通过近10年超过2000台碳钢内衬不锈钢热产换器的使用,至今还未发现有采用碳钢内衬不锈钢产品的壳体漏水现象,说明是一种非常成功的工艺。

作为一家拥有20年设计和制造经验的热交换器生产厂家,我们推荐用户采用碳钢内衬不锈钢的工艺来制造热交换器的壳体,其主要有着以下几方面的优点:

1、可靠地消除不锈钢壳体可能产生的晶间腐蚀现明,保证设备的正常使用;

2、大大降低热交换器制作成本,一般采用碳钢内衬不锈钢材料的同规格同型号热交换器比采用304材料的热交换器材料成本降低约35~45%,容积越大降幅越大;

3、由于内衬不锈钢304材料完全隔开了热水与碳钢壳体(与水接触的部件均是不锈钢材料),完全保证了水质,防止锈水产生,实际使用效果和整体不锈钢壳体是一样的;

4、相比衬铜工艺,内衬不锈钢材料与壳体结合力更高,强度也更好,更加牢固,并消除了异种金属产生原电池效应;

5、非常适用于上海、江苏、宁波、舟山等沿海城市的水质条件;

四、结论:

    综合上述,热交换器采用碳钢内衬不锈钢的材质是完全符合热交换器的设计要求和使用要求的,而且相对于不锈钢换热器而言可以大降低产品造价,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。

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