《板式换热器板片失效分析_孔文彬》

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1、安全分析板式换热器板片失效分析孔文彬，马小明，江楠(华南理工大学化工机械与安全工程研究所，广东广州510640)摘要:利用扫描电镜观察、化学成分分析、金相检验和残余应力测试等方法，从断口形貌、材料成分、微观组织等角度系统分析了出现大量裂纹的板式换热器板片样品。结果表明:换热器板片腐蚀孔与裂纹均源于冷却水侧，其失效的主要原因是密封槽存在较高的残余应力、板片长期处在含有较多氯离子和硫离子的循环介质中发生了应力腐蚀破裂所致。关键词:板式换热器;不锈钢板片;失效分析;应力腐蚀破裂中图分类号:TE965;TG172．9文

2、献标识码:B文章编号:1001－4837(2011)09－0042－05doi:10．3969/j．issn．1001－4837．2011．09．009PlateFailureAnalysisofPlateHeatExchangerKONGWen－bin，MAXiao－ming，JIANGNan(InstituteofChemicalMachineryandSafetyEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guang-zhou510640，China)Abst

3、ract:TheplatesamplesofplateheatexchangerwithalargenumberofcrackingwassystematicallyanalyzedbyusingSEM，chemicalcompositionanalysis，metallographicexaminationandresidualstresstestinfracturesurface，materialcompositionandmicrostructure．Theresultsindicatethatcorro

4、sionpitsandcrackingareoriginatedincoolingwatersideofplateheatexchanger，andhighresidualstressinsealgroove，workingenvironmentofcyclemediumcontainedlargenumberofcyclemediumcontainedlarge－2－numberofClandSarethekeyfactorsofthestresscorrosioncracking．TheSCCleadsto

5、platefail-ure．Keywords:plateheatexchanger;stainlesssteelplate;failureanalysis;SCC板式换热器主要的失效形式有密封失效、腐蚀失［2－3］0引言效、断裂失效和结垢堵塞。文中所分析的失效设备为某化工厂A305板板式换热器是一种结构紧凑、性能高效的换式换热器(甲醇冷凝器)，其板片密封槽开裂，换热设备。由于具有换热效率高(其传热系数比管热板材质为304不锈钢(相当于国内牌号的式换热器高3～5倍)、占地面积小(为管式换热06Cr19Ni10)。

6、一侧介质为冷却水，进口温度26器的1/3)、板片形式多、组装灵活、拆卸清洗检修℃，出口温度34℃，工作压力0．15～0．3MPa;另方便等特点，板式换热器被广泛应用在石油、化一侧为甲醇蒸气，进口温度80℃，出口温度50［1］工、食品等各个行业，并取得较好的经济效益。℃，工作压力0．015～0．03MPa。为了查明板片42第28卷第9期压力容器总第226期开裂原因，避免类似情况重复发生，对此板式换热相互作用等因素有关，需进一步检验。器板片进行了失效分析。1理化检测与分析1．1宏观分析从宏观上观察，发生开裂的不锈钢

7、板片，其冷却水一侧板片表面覆盖着大量浅黄色垢层，有部分深褐色腐蚀痕迹，未发现裂纹和穿孔(见图1);而甲醇蒸汽一侧表面光亮，未发现垢状物、裂纹及穿孔(见图2);在密封槽上存在明显的裂纹，裂纹主要沿板片密封槽走向，有明显的分叉现象，局部图3板片裂纹形貌有二次裂纹，裂纹附近没有明显的塑性变形(见图3);对裂纹部分取样打磨后发现有点腐蚀存在，腐蚀坑由冷却水侧向甲醇蒸汽侧延伸(见图4)。图4裂纹部位腐蚀孔形貌1．2微观分析在板片断面用线切割切取试样，用扫描式电子显微镜进行断口微观形貌观察。发现断口表面图1开裂板片冷却水侧

8、形貌覆盖大量的腐蚀产物(见图5);断口表面存在泥状花样微观形貌(见图6);断口表面呈现出不同位向的晶粒多面体外形的冰糖块状花样，晶粒明显，且观察到沿晶二次裂纹(见图7)和穿晶二次裂纹(见图8);断口表面具有准解理花样，稍有撕裂岭(见图9)。图2开裂板片甲醇蒸汽侧形貌宏观观察表明，换热板片冷却水侧发生点腐蚀，腐蚀源于水侧;板片裂纹具有应力腐蚀的基本特征，这可能与板片密封部位冷冲压成型具有