案例:管板腐蝕泄露問題:1800*6000的換熱器,管板為Q345R,換熱管為S30408/規格25*2.5,管程介質是水,殼程介質是R245fa。管板碳鋼,管頭焊縫為不銹鋼。使用了半年。
泄露現象:很多換熱管與管板鏈接焊縫管板側泄露,判斷為管板腐蝕泄露。
問題1、為什么腐蝕了,屬于什么腐蝕。電化學腐蝕嗎?
問題2、為啥泄露點都在角焊縫周圍,平焊縫的沒有漏點。


可能原因:
1、電位差腐蝕:
水中的微生物和顆粒物在管橋沉積并聚集氯離子。
平焊的稍微好點,管橋不容易沉積污垢,都被流體帶走了,但電位差是存在的,過段時間腐蝕也會加劇。
電偶腐蝕很明顯,應該是直接原因。不過從腐蝕形貌看,管板發生了嚴重的均勻腐蝕,可能是管程水中含氧量超標,或其它腐蝕介質超標,緩蝕劑不足等引起的,可能某個點腐蝕穿孔以后,殼程腐蝕介質串到管程,形成酸性腐蝕環境,加速腐蝕。殼程壓力可能略大于管程。
同樣的工況,曾經是否用過碳鋼或低合金換熱管,且使用壽命比現在這樣材質搭配的時間長。目前這樣的設計,只要管程水對碳鋼(低合金鋼)有腐蝕,一定加劇,一則電位差,二則殘余應力增大。
2、材質原因:
合理的設計應該采取復合板作為管板。管板碳鋼,管頭焊縫為不銹鋼,容易出現管橋電位差腐蝕。可能是材質性能差,熔合與熱影響區的成份、組織以及殘余應力。
3、有機酸腐蝕:
電位差應該沒腐蝕應該不會那么快,要看管束走的啥水?循環水?凝結水?尤其化工企業凝結水的腐蝕是比較快的。
4、工藝原因:
電位差腐蝕管板有沒有堆焊層?最大的不妥可能就是無堆焊或者未采取復合板,加上熱膨脹不一樣,熔合區也有馬氏體組織。
應注意預防冬天碳鋼管頭焊縫的馬氏體。那冬天碳鋼管頭為什么容易出馬氏體?冷卻太快,等于淬火,容易產生裂紋。焊接動火的最低溫度有規定的,尤其北方冬季施工很多室外需要擋風棚及電預熱。管板太厚,更容易產生淬硬組織,焊址裂紋,沿應力集中的焊址處形成的冷裂紋,在熱影響區內擴展。
5、設計原因:
殼程是R245fa制冷劑,制冷介質,膨脹發電行業的制冷劑。五氟丙烷,是一種無色透明易流動液體,具有揮發性,沸點15.3℃ ,在常溫常壓下穩定,主要用于冰箱、板材聚氨酯絕熱材料發泡等。作制冷劑時,代號為R245fa。
氟有強腐蝕性,五氟丙烷揮發或分解以后有嚴重腐蝕。
有應力腐蝕的介質的設計選材,殼程能選碳鋼材料嗎?這是設計要考慮的問題。介質確定了,選材既要考慮材料強度和應力,如何減小殘余應力、一次應力和二次應力,還要考慮異種鋼焊接接頭問題。
6、這種情況,已成成品,還有方式補救嗎?比如防腐涂料?
管橋都沒有了,是沒辦法補救的,補焊后做管板防腐,也不行,最好是換管板,在管橋上用氬弧焊堆焊,把管橋全覆蓋,或爆炸復合不銹鋼。
管箱可以用一段時間換新的,管板又不能經常換新的,這是典型的頭疼醫頭,腳疼醫腳,哪節腐蝕換哪節,哪根腐蝕換哪根。只看現象不看本質。一個勁地升材質的情況比較多,不綜合考慮最后還是有問題。
7、延伸問題的討論:異種鋼焊接問題討論
根據今天的討論,電位差腐蝕,水這種有導電問題的,都不應選異種鋼焊接接頭,包括走水的管路,也不應該有異種鋼焊接接頭。
在壓力容器選材時,與介質直接接觸的,尤其是有應力腐蝕的,是禁止異種鋼焊接的。
但像換熱管管箱,內襯不銹鋼的碳鋼法蘭可以與不銹鋼筒體對接(焊接);支座本體材質為碳鋼時,為使墊板與筒體(不銹鋼)保持材質的一致性,墊板可以選擇不銹鋼。凡 是類似于這種不直接與介質接觸的狀況,允許采用異種鋼的焊接。
奧氏體不銹鋼零部件在加工、熱處理、裝配、儲運及使用等過程中,如果沒有嚴格的表面防護或隔離措施,難免與鐵素體鋼(注意,不是單指鐵素體不銹鋼)接觸,導致表面鐵的沉積,沉積物起始為游離態鐵素體,常以粒子形態存在,這種現象稱為鐵素體污染。
鐵素體污染會破壞奧氏體不銹鋼表面的鈍化膜,在一定的腐蝕環境中,可能會誘發電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等。
如果鐵素體只是粘附于不銹鋼表面,未侵入不銹鋼基體,在空氣中放置一段時間后表面會有明顯的銹跡。這是發生了電偶腐蝕,鐵粒子作為陽極優先腐蝕,不銹鋼作為陰極得到了保護,這種情況下鐵素體污染對不銹鋼基本的破壞作用很小。
如果鐵粒子嵌入不銹鋼表面,同樣會破壞不銹鋼表面鈍化膜的完整性,當暴露于腐蝕介質中時,鐵素體污染降低了不銹鋼的點蝕電位,增大了不銹鋼發生點蝕的傾向,這是比較危險的。
另外,不銹鋼焊接與大的鋼結構同在一個車間鐵離子污染的問題更嚴重!它不是鑲嵌的問題而是進入熔池降低不銹鋼焊縫性能。
國內類似情況較多!但是如果按這樣的環境來看,估計國內90%工廠都不達標,?尤其是在現場安裝的不銹鋼或復合板壓力容器滅,大環境下,到處都有碳鋼的影子,難道就不施工了?我只想說,這只是理論來下,除非真空環境,否則這個環境不可能達到這樣完美的區分的。
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