浙江至德鋼業有限公司技術人員發現，不銹鋼換熱器管在使用過程中，靠近水的部位會發生嚴重的腐蝕而失效;經過分析，工作溫度較高時發生腐蝕失效的換熱器主要會出現裂紋.而工作溫度較低的換熱器的主要腐蝕失效形式為孔蝕。不銹鋼換熱器是一種使用場合較多的壓力容器。特別是在賓館、飯店等公共場合，不銹鋼換熱器管作為熱量交換的重要設備，使用更為廣泛。

 由于不銹鋼對氯元素特別敏感，一旦有所接觸，則會發生腐蝕。而換熱器大多使用水或水蒸汽作為熱交換介質，很多單位為了節省成本，都使用自來水作為介質，在一定的壓力和氯元家的作用下，很多不銹鋼換熱器管都發生了腐蝕。要解決或減少這類事故的發生，首先需要清楚發生這類腐蝕的原因、腐蝕的類型及具體的防止措施。

一、案例介紹

 在幾年的檢驗工作中，接觸到6臺發生腐蝕的不銹鋼汽水換熱器。這些腐蝕多發生在靠近水的一測。在同樣承受內壓和接觸含氯離子的自來水的情況下，隨著水的工作溫度不同，腐蝕形態也不一樣。其中3臺為應力腐蝕開裂，3臺發生嚴重的孔蝕。對發生應力腐蝕的3臺換熱器進行觀察分析，發現外壁上沒有點腐蝕存在。而對3臺使用了不到4個月就發生嚴重點腐蝕穿孔破壞的換熱器進行宏觀檢查，也未發現表面裂紋，再進行100%表面著色探傷，內壁也未發現裂紋。

二、原因分析

 按照《壓力容器安全技術監察規程》水壓試驗的要求，在對不銹鋼材料進行壓力試驗時，水中的氯離子含量不應超過25mg/l。在使用過程中，也應限制氯離子的含量。由于不銹鋼對氯離子很敏感，一旦接觸，就可能發生腐蝕。在上海，通常原水中的氯離子含量為40～50 mg/l，較少時為30～40 mg/l，較多時為70～80mg/l，發生海水倒灌時更可達到100mg/l。而我們日常生活中的自來水，為了滅菌，還需要用氯氣進行處理，又額外增加了氯離子的含量。氯離子的增多.使得不銹鋼換熱器管發生腐蝕的概率大大增加，也是換熱器殼程發生貫穿性氣孔，引起泄漏失效的介質原因。

 換熱器的流道間隙較小(2.5～6mm)，直徑大于1.5～3mm的顆拉雜物容易阻塞板片通道，使設備的壓力降急劇惡化，導致設備因堵塞而失效。根據需要可在介質進口處設置粗過濾或反沖洗裝置，能有效地防止設備的堵塞。結垢可導致傳熱設備的傳熱系數降低，嚴重時還會堵塞板片通道。流體力學觀點認為，結垢易在流體層流層生成.板式換熱器內的流體在雷諾數很低的流動狀態下(Re <100=便可紊流，因此該設備不易結垢。但對換熱器內的垢樣分析表明，結垢現象有時也很嚴重。板式換熱器的板片設計有大量的支承觸點，旨在對介質起擾流(使介質紊流以提高傳熱系數)和承壓支承作用，是固體雜物或纖維容易集聚之處，其副作用是使流體形成了局部的滯流而生成污垢積瘤，介質中的鈣鎂離子在適宜的溫度析出后很容易在積瘤上附著長大，形成蜂窩狀的垢樣。堵塞與結垢在成因上雖然不同，但在板式換熱器上的影響現象是相同的。其對策是: 

  ①. 板式換熱器不宜用在較臟或易結垢的環境(除非增設有效的其它措施)。

  ②. 用未經軟化的冷卻水做冷卻介質時，操作溫度應控制在50℃左右甚至更低，以避開介質中鈣鎂離子析出的敏感溫度。用于生活熱水(洗澡水)就需設計專門的溫度調控系統來控制出水溫度(洗澡水不允許軟化或用其它化學方法處理)，方能使設備正常使用。

 腐蝕是復雜的化學現象，奧氏體不銹鋼板式換熱器表現出的腐蝕現象大多是氯離子引起的應力腐蝕，常發生在板片密封槽底部以及有污垢形成后的垢底部位，其主要成因為:

  ①. 不銹鋼傳熱板片由機械沖壓而成，不可避免地殘存一定量的表面殘余應力，對于不含鑰元素的不銹鋼薄板，表面殘余應力的消除是很困難的，或者甚至是不可行的。

  ②. 板片組裝后形成了多縫隙結構，如板片之間的觸點、密封槽底等部位。而縫隙容易造成氯離子的富集，局部質量分數往往可達數萬10^-6，其值遠遠超過了不銹鋼自身抗應力腐蝕的能力。

  ③. 當板片表面的污垢嚴重時，介質中的腐蝕元素(氯、硫等)可能大最附著于污垢，并在垢底縫隙處富集。

  ④. 密封槽底中的有害元素往往是枯接劑中的氯因溫度升高失穩析出來的。如氯丁膠系列的枯接劑、壓縮石棉墊(含有氯化鈣)，往往在水與蒸汽工況條件下，析出的富集Cl-與H’形成HCI，使槽底縫隙處發生嚴重的應力腐蝕開裂。

 對使用條件進行分析發現:3臺發生點腐蝕穿孔的換熱器為某飯店所用。為了延緩結垢，加熱水出口的溫度控制在55～65℃之間。這3臺換熱器近水測沒有發生應力腐蝕，全面檢驗時內外壁也沒有發現裂紋.但在焊縫區域發生了嚴重的點腐蝕穿孔。通過審查原始資料，這3臺換熱器采用SUS304材質，采用氮弧焊焊接，由于輸人的線能量較大，在焊后緩慢冷卻的過程中，Cr₃₃C₆從固溶體中析出，使晶界發生貧鉻，耐腐蝕性能降低。經過敏化處理的抗腐蝕性能甚至低于普通碳素鋼。而對3臺發生應力腐蝕的換熱器進行分析發現，這三臺設備的水測殼體在90～95℃溫度下產生了應力腐蝕。應力腐蝕裂紋集中出現在水測殼體頂封頭與筒體的環焊縫上，并大多發源于弧坑處，經熱影響區到封頭母材區域，垂直于環縫。

三、預防措施

  要提高防腐蝕性能，主要可以從兩個方面入手，一是提高制造質量，二是控制抓離子與殼體的接觸。

  通過對比發現，使用316不銹鋼制造的不銹鋼換熱器，雖然使用環境的氯離子含量較高，但迄今為止還未在檢驗中發現有腐蝕情況發生。因此，首先應選用耐孔蝕能力較好的不銹鋼作為殼體材料，如316或316L。由于18-8不銹鋼中加入2%的Mo,耐腐蝕能力也大大增加。焊接時盡量采用氛弧焊而不是電弧焊進行焊接。在保證焊縫熔合質量的基礎上，應嚴格控制焊接工藝參數，采取小線能量、多道焊的方法，避免焊縫產生局部過熱。

  要控制氯離子與殼體的接觸，主要采用隔斷的方法。目前我國主要采用非金屬防腐蝕涂料進行隔離。在壓力容器中常用的有生漆、環氧樹脂漆等，由于這些非金屬材料附著力強，漆膜堅韌、耐磨、耐溫，而且成本低廉，因此不僅使用方便，而且可以大大提高不銹鋼換熱器管的使用性能。

四、結論

 1. 不銹鋼換熱器管在不同的使用條件下會發生應力腐蝕和點腐蝕。

 2. 通過控制制造材料和工藝參數，提高制造質量，并對容器進行隔離處理，就可以避免或減少腐蝕的發生。