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哈雷釬焊板式換熱器
專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
新聞動態

用于30%NaOH板式換熱器失效分析及改進

點擊:1433 日期:[ 2014-04-26 22:44:58 ]
  李希會(山東石大科技有限公司,山東東營 257061)   板式換熱器在制堿工業中已使用了多年,因具體工位不同板片的材質也不同,氯離子含量高的一般用鈦板,而對成品30%(指質量分數)NaOH溶液的冷卻和預熱,板式換熱器的板片材料一般用316。某化工企業在成品堿液冷卻和預熱中選用蘭州石油機械研究所生產的BR03B 1.0 10 E型板式換熱器(圖1),板厚為0.8mm。該系統中有A、B共2個離子膜電解槽,并且各自帶1臺板式換熱器,A、B槽的裝置情況基本相同。A槽于1999年投產,B槽于2001年投產,介質為30%~32%的NaOH溶液,工作溫度為89~90℃,體積流量40~50m3/h(正常)、80m3/h(特殊),氯酸鹽含量0.0028%。  使用中發現316板片能使用3個月至3a。使用了3a多的板式換熱器是30%堿液進口角孔被腐蝕,使用1a以下的板式換熱器被腐蝕的特征相同,均在上、下板片波紋交叉處存在針孔,造成30%堿液泄漏。文中介紹此工位板式換熱器的腐蝕失效分析及其改進措施。 1 失效分析 1.1 正常壽命   316在80℃的30%NaOH溶液中的腐蝕速率為0.05~0.5mm/a,具體速率由具體工況決定,而且30%堿液中所含的微量NaOH對316有點蝕及應力腐蝕傾向,30%堿液進口角孔3a多被腐蝕屬材料的正常壽命,對在89~90℃的30%NaOH溶液工況中使用的板式換熱器,若想延長其壽命需選用高一等級的材料或增加板片的厚度。 1.2 較長期失效   在操作中,有時30%堿液的體積流量可達到80m3/h,板間平均流速達1.12m/s,而主流線上的流速要比其平均值高4~5倍,某一段時間內的高流速,也是造成設備壽命短的原因。若體積流量接近80m3/h應增加設備面積。10m2的設備面積對應的經濟流量為50m3/h,再大對設備壽命不利,均勻的沖刷腐蝕可導致設備使用壽命不足1a。 1.3 短期失效 1.3.1 Cl-是引起失效的誘導因素   30%堿液中含一定量的Ca2+、Mg2+,在兩板片交叉觸點處沉積,造成垢與板片間的縫隙,當縫隙內的Cl-質量分數大于0.1%時,形成縫隙腐蝕,當次氯酸根質量分數在0.05%~0.15%時,對不銹鋼的腐蝕更嚴重。由于換熱器內總存在許多死角和滯流區,即使大部分區域Cl-質量分數為0.0028%,也總有少數局部可能達到了發生腐蝕的條件而形成了腐蝕。經對穿孔處試樣的結垢化驗,其氯的質量分數已達到了0.05%~0.15%。 1.3.2 雜散電流是短期失效主要原因   雜散電流是由設備正常回路中的漏電所產生的電流(是非指定回路上的電流),其引起的腐蝕稱為雜散電流腐蝕,氯堿中雜散電流引起腐蝕的原因有以下3方面。   (1)對A槽而言,在離子膜裝置中僅對電解槽采取了防雜散電流的措施,而對預熱器、冷卻器及管路等未采取任何預防措施。30%堿液預熱器和冷卻器距電解槽的位置太近,在電解液中電解槽系統與整流器構成了直流電路,當其中任何一點通過鹽水、30%堿液、管道或金屬構件而與地面接觸,兩者存在的電位差都有可能漏電。在生產中雜散電流的形成較為復雜,漏電回路的電流方向與設備管件對地電位大小密切相關。在直流電路中母線的來路為正電位區,其回路為負電位區,中間則是零電位點。在正電位區的雜散電流是經過設備及管件等導入大地的,而負電位區的設備、管路不但不可能排除雜散電流,反會將大地的電流引入加速了腐蝕。雜散電流使得電解系統之外的漏電回路上金屬構件的某些部位受到很大電流密度的陽極極化,因此,會很快發生電化學腐蝕,即由雜散電流引起金屬的陽極溶解。   (2)板式換熱器由于其自身結構的原因,在2塊板片的交叉接觸點處因兩側介質(一側為30%堿液,一側為蒸汽或水)壓力差波動的原因,形成若即若離的接觸觸點,當電流超過0.02A時就會對板片產生局部的腐蝕破壞,而且工藝管路、設備上都或多或少地存在雜散電流。一般沿氯氣管道的泄漏電流在0.01~0.06A,有時可以達到0.2~0.3A。當不銹鋼構件上的雜散電流大于0.02A時,就應該采取相應的措施。   (3)電流本來應在30%堿液中流動,由于30%堿液具有一定的電阻率,在電流通過30%堿液時形成具有一定大小強度的電場,處在這個電場中的金屬構件就會變成從導體引起金屬構件某些部位的腐蝕。由直流的雜散電流引起的金屬腐蝕速度較快,其腐蝕特征呈圓形蝕孔,且破壞區域較集中,具有局部的電化學腐蝕特征,可危及各回路系統。 2 改進措施   (1)30%堿液預熱器(鹽水預熱器、氫氣鹽水換熱器)與地面及各管路連接處用絕緣材料絕緣。   (2)在電解槽A、B各自的30%堿液及淡鹽水排出管中分別設置不銹鋼和鍍鉑的鈦電板,在30%堿液及淡鹽水匯集總管內,總管的兩端分別安裝一對電極,使之分別與電路并聯連接。   (3)采取降低Ca2+、Mg2+質量分數的措施,應定期用清水清洗板片兩側污垢。(4)控制30%堿液的流速,增加板片的厚度。 3 結語   經過失效原因分析,從設備所處的實際工況出發采取以上措施,延長了設備的使用壽命,目前更換后的設備已經運行1a多,使用狀態良好。
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