板式换热器的腐蚀分析与控制策略

曹彦红

摘要：随着社会的不断发展，可持续发展理念不断深化，新能源产业越来越受重视，科研越来越深入，但随着技术手段的不断更新，传统的设备结构已经无法应对多样化的工作需求，致使能源转换稳定性受到影响，为缓解上述情况，相关单位开始针对现存问题进行优化，其中最具代表性的便是板式换热器的腐蚀问题优化，合理解决能够提升工艺稳定性。基于此，本文通过对板式换热器中常见的腐蚀原因进行总结，明确针对性的优化措施，以期促进社会稳定发展。

关键词：板式换热器;腐蚀分析;控制策略

在板式换热器应用领域不断扩大的背景下，由于其占地面积较小，安装非常轻便，故而广受行业追捧。但考虑到其内部结构很容易受到外界环境等客观因素的影响，故而工作人员应该针对明确腐蚀来源，针对性的制定解决方案，提升工艺稳定性，减少产品损失，为行业发展奠定基础。

一、常见的腐蚀类型

板式换热器的腐蚀情况主要就是发生在板片上的化学反应，虽然现阶段随着技术手段的不断优化板片的材料正在不断更新，最常见的材料已经变为不锈钢，其原理是通过重力压制而形成，厚度均匀，承重能力强的新型材料，以前耐腐蚀性极高，但是在某种特定环境下，其外部的钝化膜仍然会出现破损的情况，使得内部板片出现腐蚀，其实情况具体分为两种，分别是均匀腐蚀和局部腐蚀。详细划分局部腐蚀又分为孔洞腐蚀、缝隙腐蚀，应力腐蚀和磨损腐蚀等多种结合现场环境和客观因素的变化，会呈现不同的外在表现，其形态各异，成分不同，但都会明显对设备造成损坏，严重者会导致内部结构直接断裂，影响设备运行的同时，还会带来不必要的成本损失，甚至危害工作人员生命财产安全。以下为详细的腐蚀原因：

（一）均匀腐蚀

均匀腐蚀是板式换热器中出现最为频繁的一种腐蚀状态，经常出现在板片和介质接触的部位，一旦出现面积较大，会导致板片出现损坏，影响工艺稳定性。但该类问题是可以预防的，因为其危险性较小，对于均匀腐蚀问题来说，最公认的抗腐蚀界限是0.1 mm/a，腐蚀率也大致相同，但是如果超过固定阈值，便属于严重腐蚀，会对设备造成不可逆的影响，并且该类结构，很难在酸性环境中稳定运行，如果已经出现均匀腐蚀情况，同時接触酸性气体会导小车车致腐蚀问题变得极为严重。

（二）孔蚀

所谓孔蚀，是一种外部体现极为明显的局部腐蚀形态，在表面会形成针孔状小孔，其实就通常会小于深度，但随着内部结构的不断扩张，腐蚀面积的不断扩大，孔洞数量会增加，对设备的影响力也会增加，如果工作人员没有按照特定工艺进行解决，隐患会不断累积，直至诱发严重的安全事故。实际工作过程中，最常见的空洞腐蚀原因包括以下三点，首先，不锈钢材料的选择出现问题，工作人员在进行材料选取时，没有要求生产厂家提供国家级别的质量检测证书，或管理部门出现边缘化行为，为一己私利中保私囊选择熟人进行交易，致使材料质量没有得到良好把控投入使用，会导致整体质量受到影响甚至危害人身安全。其次是板片生产时表面出现划伤，这类情况通常出现在运输过程中，大量的板材积压在同一个车厢内，如果没有稳定固定，当遇到崎岖路面时，很容易因为车辆颠簸导致板片划伤，内部结构不再稳定，一旦受客观因素影响，极易引起内部金属离子分离生成其他化合物，影响承载能力。最后是离子影响因素，其温度，浓度会随着板间流速而产生变化，酸碱度也会根据现场含氧量的调整而产生较大差异，如果工作人员没有结合实际情况改良现有的工作体系，就会导致原有的防腐蚀镀层无法起到应有的作用，最终导致孔洞腐蚀问题的发生[1]。

（三）缝隙腐蚀

不锈钢面的缝隙腐蚀主要是在板片和压紧板的边缘，这个区域本身很容易接触到外线化合物，并且介质留在极小的缝隙中，由于缺氧，很容易导致阳极出现腐蚀破坏问题，其出现的原理和上述两种存在差异，但拓展情况却极为相似，产生的原因比较多，单纯就板式换热器的板片而言，其主要原因是因为板面夹紧之后和垫片之间形成缝隙，其宽度和深度和腐蚀的直径也会呈正比关系，另外，介质流速的变化，温度和酸碱度的变化，都会使得缝隙腐蚀问题不断加剧，含氯的介质中非常容易出现上述情况，但该类腐蚀问题出现之前会存在较长一段时间的平稳期，通过设备可以检验出来，工作人员如果及时的进行养护，可以避免质量问题的发生[2]。

（四）应力腐蚀

应力腐蚀出现的主要原因是板片残余应力和外力的作用下，使得内部结构出现破裂，这类问题很少出现，但一旦发生，会导致设备内部出现严重的变形，整体结构受到破坏，短时间内会导致设备停止运行，工艺停滞，危害性极大。然而这类问题出现，需要结合多种特定条件，首先，应力腐蚀通常出现在奥氏体不锈钢板中，很容易受到氯离子的破坏，进而发生化学反应，其次，该类材料必须通过冷加工的方式成型，且板面内部存在一定参与应力才会出现上述腐蚀情况。总的来说，应力腐蚀破坏问题，一开始都是简单的裂缝，通过不断的侵蚀和扩展，最终形成较大的损伤面，同时，如果接触到氯离子，就会是出现钝化膜受拉应力和内部应力的作用，裸露区域的质量问题迅速扩展。其发展阶段可以分为三个时期：首先是表面生成钝化膜或保护膜，其原因是外部金属材料受氧化反应的影响出现氧化物附着在金属表面，其次，钝化膜会出现局部破裂形成裂缝，不断的在腐蚀过程中出现裂纹。最后，裂纹随着应力的不断扩大向纵深发展，形成面积较大的应力腐蚀面。

二、防护措施

首先，工作人员要考虑材料的抗腐蚀能力，正确选择板片材料，同时要考虑其应用领域的不同，选择合适的介质，控制腐蚀行为，避免扩大损伤。基于此，工作人员要从多种抗腐蚀材料中选择最合适的一种，市面上最常见的包括不锈钢，钛材，耐腐蚀、耐热镍基合金，铝钢合金等等，现阶段市面上最常用于民用建筑供热的是rs-2耐酸不锈钢。然后根据介质成分和杂质成分正确选用板材。其次，工作人员要将不锈钢板片进行表面钝化，板片表面形成一层坚固密实的氧化膜，使其具有良好的耐腐蚀性能，并且在板式换热器中，要考虑到氯离子的腐蚀能力，选用转换膜技术。某地机械研究所利用转换模技术进行钝化处理应用，在换热器中的板片抗酸腐蚀能力明显提升，具有更强的稳定性，不易和其他化学成分发生反应，耐热能力也大幅提升。再其次，设置板片外形模具时要尽可能采取应力较小的结构，合理利用波纹断面调整节距，适配当前结构中，避免震荡问题的出现。另外，工作人员要增加板片触点的接触率，减少磨损问题出现的频率，尤其是市面上最常见的人字形波纹拨片，其相邻结构组合后，会加大接触面积，如果仍然用传统的安装方式，会使得内部分布不均匀，部分区域较为稀疏，影响承载平稳性导致裂缝问题频发。最后，板片换热器的密封垫片也要进行精准设计，结合实际情况明确周边的长度和换热面积，确保在密封性足够的前提下，对垫片构造之间的缝隙进行加固，减少腐蚀破坏性。另外，针对板槽和形状的设计要更加合理，选用和板片构造接触面吻合的结构进行安装使用，弹性橡胶材料明确其力学性能和抗腐蚀性能将压缩变量控制在20%左右，同时在夹紧后，要尽量减少缝隙，采用粘贴密封结构，使得定位更加准确，借助弹性材料的特性，减少缝隙腐蚀出现的频率。

结论：综上所述，随着板式换热器应用领域的不断扩大，其内部介质种类也不断增加，致使传统的内部结构已经无法应对多样化的工作需求，需要结合实际情况了解介质特点和腐蚀原理，针对性的进行板材选料。并采取合适的防护措施，在行业中稳定应用，使板式换热器发挥出其应有的经济效益。

参考文献：

[1]盛琳.可拆式板式换热器的腐蚀分析及防护途径[J].全面腐蚀控制，2019，33（8）：2.

[2]王春妍.可拆式板式换热器的腐蚀分析及防护措施[J].机械研究与应用，2011（6）：3.