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循環冷卻水中氯離子對板換材料選擇的影響

作者:不二2     瀏覽:87     發表時間:2016-10-11 13:43:06 來源:網絡

對板式換熱器腐蝕進行了分析,結合不同氯離子含量、不同溫度對不同材料的腐蝕界限,對以循環水為冷卻介質的板式換熱器由于冷卻水氯離子含量對材料選擇的影響進行了分析。


摘要:對板式換熱器腐蝕進行了分析,結合不同氯離子含量、不同溫度對不同材料的腐蝕界限,對以循環水為冷卻介質的板式換熱器由于冷卻水氯離子含量對材料選擇的影響進行了分析。

溫度在石油化工裝置設計過程中,對設備材料的選擇經常要考慮各種不同的因素,其中腐蝕是要考慮的因素之一,尤其是考慮裝置長期連續運轉,保證設備內漏,選擇合適的抗腐蝕設備材料更為重要。筆者在此就板式換熱器可能的腐蝕性進行分析和對以循環水為冷卻介質的板式換熱器由于循環冷卻水氯離子含量對材料選擇的影響進行探討。 我們知道,板式換熱器以傳熱效率高、結構緊湊、拆卸方便、占地面積小、適用范圍廣等特點而被廣泛應用。板式換熱器由兩片側壓板、多片內板、冷熱介質進出管口、加緊絲杠組成。對于用于被冷介質無腐蝕的板式換熱器,一般兩端的側壓板和進出管口的材質為碳鋼,而內板片通常采用0.5 0.8 mln厚的不銹鋼、或合金板片壓制。由于水中的氯離子對不銹鋼、合金鋼會產生不同程度的腐蝕,因此用于被冷介質無腐蝕的板式換熱器,內板片材料的選擇就取決于循環冷卻水中氯離子含量的多少。當然,溫度的高低也是決定氯離子對內板片腐蝕程度的主要因素。

 1  腐蝕性分析    腐蝕的種類很多,金屬腐蝕的形態可分為均勻腐蝕和局部腐蝕,前者較均勻的發生在金屬全部表面,后者只發生在局部[川。局部腐蝕典型的有:晶間腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、電偶腐蝕、沖刷腐蝕、腐蝕疲勞、脫層腐蝕。有氯離子存在的循環冷卻水對板式換熱器主要損害腐蝕是點腐蝕、應力腐蝕和縫隙腐蝕。 點腐蝕也稱為孔腐蝕,是高度局部的腐蝕形態,在金屬表面腐蝕成坑,更進一步形成深孔使金屬板穿透。在板式換熱器內,內板表面一般會覆蓋保護性的鈍化膜,腐蝕較輕微,但會由于板面上的缺陷(如:劃痕、撞點、非金屬夾雜物等)致使微小破口暴露的金屬成為電池陽極,周圍擴大面積的膜成為陰極,陽極電流高度集中,使腐蝕迅速向內發展?1,進而產生局部的嚴重腐蝕點。 應力腐蝕是在金屬板存在拉應力的情況下且有腐蝕造成金屬板破裂,也稱為應力腐蝕破裂。對于板式熱交換器,內板壓型時會產生應力,因此,如內板采用奧氏體不銹鋼,有氯離子存在的環境會產生典型的應力腐蝕。 縫隙腐蝕是點腐蝕的特殊形式,發生在縫隙內,破壞形態為溝縫狀,嚴重者可穿透。對于板式熱交換器,內板片四周是采用密封墊由板片相互壓緊來密封的,兩板片之間,一面有密封槽另一面一般為平面,在壓緊以后的墊圈與板片之間會存在縫隙。另外,板片與板片之間交替排列、夾緊,使相鄰板片波紋頂端相互交叉形成大量接觸點,觸點周圍也將形成縫隙??p隙內是缺氧區,也處于閉塞狀態,縫內pH值下降,氯離子濃度增大,由此加速腐蝕。因此縫隙腐蝕也是奧氏不銹鋼板式換熱器的典型腐蝕。

 2  溫度對腐蝕的影響    腐蝕是一種化學反應,每升溫1O℃,腐蝕的速度約增加1—3倍。通常腐蝕率總是隨著溫度升高而加快,溫度升高,擴散速度增加,電解液電阻下降,使腐蝕電池的反應加快?1。當然也有例外,當升溫可以降低其它因素的作用,腐蝕有可能隨之降低;但該例外對板式換熱器不適用。

 3  循環水中的氯離子來源與含量    循環水中的氯離子來源于循環冷卻水的補充水所帶的氯離子和補充水的處理加氯、循環冷卻水處理加氯。氯離子含量的多少主要取決于循環水的濃縮倍數。對于補充水的處理加氯和循環冷卻水處理加氯所帶來的氯離子并不是主要的,根據國標《工業循環冷卻水處理設計規范))GBS0050— 95規定,補充水加氯處理游離性余氯量需控制在0.1—0.2 mg/L,敞開式循環冷卻水的加氯處理余氯量控制在0.5—1.0 mg/Ll1 J。主要的還是補充水所帶的氯離子,因此補充水的來源不同,使得循環冷卻水中所含的氯離子含量不同。  (1)對于敞開式循環冷卻水系統,水在循環水塔冷卻的過程中將會不斷的蒸發,被蒸發的水分相當于蒸餾水,原部分水中所含的雜質、鹽分、氯離子均留在了循環水中,因而造成鹽分、氯離子濃度增加。按照GB 50050—95規定。敞開式循環冷卻水設計濃縮倍數不應小于3.Ol2],因而在設計時濃縮倍數往往大于3,通常取4,甚至有取5的。那么,循環冷卻水中的氯離子含量也就隨濃縮倍數的增加按補充水中氯離子含量成倍增加。  (2)根據國標《生活飲用水水源水質標準》CJ3O2O一93和《地表水環境質量標準》GB 3838—2OO2,對于氯含量(以氯離子計)的水質標準要求為250 mg/L,如以此為標準,再考慮循環冷卻水設計濃縮倍數不應小于3.0的要求,那么就意味著按國標的水質補水,循環冷卻水的氯離子含量最低會達到750 mg/L。實際上,補充水水源不論是地表水、地下水,還是自來水,氯離子含量達到250mg/L并不多,循環冷卻水的氯離子含量不會達到750 mg/L。按照GB 50050—95的規定,對于碳鋼換熱設備,要求循環冷卻水氯離子含量≤1 000mg/L,對于不銹鋼換熱設備,要求循環冷卻水氯離子含量≤300 mg/LE 。如果水的比重按近似1 000g/L考慮,300mg/L相當于3X10I4(300ppm)[wt,質量分數]。所以,循環冷卻水氯離子含量最高可按3 X 10~(3OO ppm. )考慮。

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