不锈钢管壳式换热器管板腐蚀裂纹及防腐蚀对策

不锈钢管壳式换热器管板腐蚀裂纹及防腐蚀对策

      某企业2台不锈钢管壳式换热器在使用一年多时间后，管板处相继产生贯穿性腐蚀裂纹。裂纹从管子与管板胀接处开始，逐渐向另一管孔延伸，管子与管板的交界处有锈状物腐蚀产物包裹，清除包裹物后可见管孔周边存在多条腐蚀裂纹。换热器为8管程固定管板换热器，设计压力管程为0.71Mpa，壳程为0.3Mpa；设计温度管程为170℃，壳程为100℃，管程物料为水蒸汽，壳程物料为190号机油。管板、封头材质为1Cr18Ni9Ti，换热管0Cr18Ni9。换热器所用的蒸汽来自本厂的循环工业用水，加热后使用，蒸汽凝结水中含有较多的Cl-，水汽成分检验中氯化物浓度（以 Cl-计）25.5mg/l。
       裂纹物征符合晶间腐蚀（网状）和应力腐蚀（沿晶）的特征，腐蚀产物的主要成分为Fe、Cr，并有Cl-局部富集现象。一般在200℃水中仅含2PMCl-便可使奥氏体不锈钢产生应力腐蚀，并多数以点蚀、缝隙腐蚀为起源。而该厂的蒸汽凝结水中的Cl-含量高达25.5mg/l，其Cl-含量足以在200~300℃时使不锈钢产生晶间型应力腐蚀。分析结果亦表明，裂纹面内有明显的Cl-局部富集，微裂纹形成后，裂纹尖端应力高度集中，使尖端及邻近区域迅速变形屈服，再使滑移阶梯出现，滑移阶梯的再现使尖端表面又一次被拉破，尖端又一次被拉破使尖端又一次加速溶解，如此交替进行，裂纹便不断向深处发展。随着腐蚀的进行及腐蚀产物的沉积，缝隙内形成闭塞电池腐蚀，并在应力和腐蚀的联合作用下，扩展为裂纹向纵深方向发展。
       另外，不锈钢管壳换热器材质不合要求，导致基体和晶界耐晶间腐蚀和晶间型应力腐蚀的性能下降，介质中的Cl-在晶界敏化和残余应力的共同作用下，引起晶间型应力腐蚀，并且 Cl-在管子管板缝隙内滞流，在残余应力，酸性自催化作用下导致缝隙腐蚀；而沿晶的非金属夹杂物导致应力集中，组织晶粒粗大，这亦加强了腐蚀的产生和发展，对于以上腐蚀产生的结果，针对性地采取以下防腐蚀措施：
      1.结构上尽量避免形成闭塞空间，管板与管子间采用密封焊，焊后消除应力，热处理温度、时间和温度变化必须达到要求，以尽量减少铬碳化物的析出，以有效控制晶粒度和细化晶粒，降低产生腐蚀的可能性。
      2.选用含碳量更低的铬镍奥氏体不锈钢，如0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb钢或超低碳不锈钢00Cr19Ni10钢等，以降低晶界敏化的危害；严格控制Cl-含量，以降低不锈钢对氯离子应力腐蚀破裂的敏感性。采取上述防腐蚀措施后，较好地解决了不锈钢管板裂纹的腐蚀危害。

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