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鈦板換熱器板片失效分析

點擊:1680 日期:[ 2014-04-26 21:35:45 ]
                           鈦板換熱器板片失效分析                      潘炳權1,況敏2,何思立1,劉鈞泉3     (1.廣東南方制堿有限公司,廣東廣州510700;2.廣州有色金屬研究院,廣東廣州510640;3.華南理工大學工控學院,廣東廣州510640)     [摘要]文章考察了鈦板換熱器的受損現象,運用掃描電鏡和能譜圖對受損部位進行了表征,結果表明:母材的能譜,鈦為91.63%,氧為7.79%;而磨損點的能譜,鈦為84.05%,氧為12.97%,與母材的成分比例比較接近。分析了鈦板失效的原因,發現損傷是由于板片之間的微動造成的磨損,同時分析了造成微動的原因并提出了預防措施。     [關鍵詞]板式換熱器;失效分析;微動磨損     [中圖分類號]T[文獻標識碼]A[文章編號]1007-1865(2009)01-0051-03     板式換熱器具有較高的薄膜導熱系數,板片波紋所形成的特殊流道使流體在極低的流速下即可產生強烈的湍流,因而傳熱系數很高。同時它具有結構緊湊、壓降小、熱損失小、容易拆裝而可通過調節傳熱板片的數目或變更流程得到最合適的容量和效果等特點,在多種工業領域得到廣泛應用。     BR型板式換熱器是由不銹鋼板和鈦合金板壓制的具有W型或人字型的板片疊裝而成的一種換熱裝置。板式換熱器由相鄰兩板片相互倒置安裝,波紋交叉形成了數千個觸點錯列均布,流體繞這些觸點回繞流動,產生強烈的擾動,形成極高的傳熱系數[1]。因此板式換熱器具有較高的換熱效率和承載能力。某廠BR型板式換熱器,1995年安裝投用,2006年首次拆檢時發現,多數板片波紋凸起部位有點狀或塊狀損傷現象,平面分布呈現一定的規律。用滲透劑檢查,發現部分損傷點有滲漏現象。     1·使用工況     該板式換熱器的型號為:BR0.7-1.0-110。使用工況見表1。                  從板片的受損情況看,損傷部位呈現點狀或長條狀,均出現在換熱板的波紋突出部位。損傷點以直線分布,經線和緯線相互垂直。如圖1、2所示。                   由于板式換熱器是由板片相互倒置安裝,波紋交叉形成了觸點錯列均布,如圖3所示。                    圖3中兩板片交點的示意圖和圖二中相片中的損傷點是相互對應的。從宏觀形貌判斷,板片損傷點發生在兩板片的接觸部位。可能是由于板片之間的磨損或磨蝕造成的。     2·失效分析     對典型的損傷點作掃描電鏡試驗和能譜分析。從圖4的形貌圖可以看到,黑色部位是磨損點,上面可見條狀磨痕。分別對磨損點和磨損點附近的母材進行能譜分析。對圖4中白線框范圍的部分進行能譜分析,得到圖5、表2所示的磨蝕點附近母材的能譜圖及成分。對圖4中黑色磨損點部位進行能譜分析,得到圖6、表3所示的磨蝕點的能譜圖及成分表。                                 從實驗數據可以看出,母材的能譜,鈦為91.63%,氧為7.79%;而磨損點的能譜,鈦為84.05%,氧為12.97%,與母材的成分比例比較接近。因此,可認為損傷點是磨損造成的。由于板片之間的可能接觸點是相對靜止的,因此,損傷是由于板片之間的微動造成的磨損,即微動磨損[2]。     3·微動磨損的原因及其對策     (1)頻繁開停設備或流過板兩側的流體流量不穩定。由于板式換熱器板片之間的固定是由板片之間的接觸點和邊緣的橡膠密封條提供的,當流體流量和壓力的變化,造成相鄰兩板片間的接觸點產生了交變的應力和變形并有可能造成微小的位移。這是造成微動磨損的主要原因。對策:避免和減少微動磨損的辦法是改進工藝流程,減少設備的開停次數,盡量減小流過板片兩側的流體流量的波動幅度。     (2)環境的背景振動大。當環境由于機器振動等原因,存在較大的振動源時,振動傳遞到板式換熱器,可能會在板片之間產生微小的摩擦,從而造成板片的磨損。對策:盡量將板式換熱器放置在遠離振動源的地方或采取減振措施,如設置橡膠減震基礎。     4·結論     (1)鈦板換熱器的失效是由于板片之間的微動引起的微動磨損引起的。     (2)防止失效的措施包括穩定工藝條件,平穩操作及降低換熱器受環境振動的影響等。 參考文獻 [1]侯佐崗.壓力容器與換熱設備[M].大連理工大學出版社,1994:128-129. [2][加]Pierre R.Roberge.腐蝕工程手冊[M].中國石化出版社,2003:89-92. (本文文獻格式:潘炳權,況敏,何思立,等.鈦板換熱器板片失效分析[J].廣東化工,2009,36(1):51-53)
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