不锈钢水冷器应力腐蚀开裂原因探讨_齐冬子

DiscussiononreasonsofstresscorrosioncracksinstainlesssteelwatercoolerQiDongzi(DepartmentofChemicalFertilizer,FormerMinistryofChemicalIndustry,Beijing100031,China)不锈钢水冷器应力腐蚀开裂原因探讨齐冬子(原化学工业部化肥司,北京100031)[摘要]根据化肥厂中不锈钢水冷器损坏情况,分析了导致不锈钢水冷器应力腐蚀开裂的诸因素,指出循环冷却水中氯离子的含量并不是应力腐蚀开裂的决定性因素,水冷器的出水温度是重要因素。[关键词]不锈钢;循环冷却水;腐蚀开裂[中图分类号]TQ085[文献标码]A[文章编号]1005-829X(2008)09-0010-04Abstract:Basedonthedamagesofstainlesswatercoolersinchemicalfertilizerplants,theinfluentialfactorsofthestresscorrosioncracksareanalyzed.Theeffluentwatertemperatureofthewatercoolerisanimportantfactor.Keywords:stainlesssteel;circulatingcoolingwater;corrosioncracks第28卷第9期2008年9月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.28No.9Sep.,2008化工厂中的奥氏体不锈钢水冷器常发生氯离子应力腐蚀开裂,使水冷器的寿命大大降低、生产受到影响。到底什么原因使水冷器快速损坏?循环冷却水中的氯离子含量应控制为多少?水冷器的设计、制造及运行等方面应该注意什么问题?这些问题一直困扰着许多工业冷却水处理工作者。笔者拟根据大氮肥厂水冷器损坏及系统运行的实际调查资料进行分析,探讨不锈钢水冷器应力腐蚀开裂的原因及应注意的事项。调查资料取自13套早期投产的大氮肥厂,即R型厂2个(R1,R2)、M型厂8个(M1~M8)及F型厂3个(F1~F3),时间段为1976-05—1988-12。13个厂共有管程不锈钢水冷器226台,只有10台损坏更换,但不是突然损坏,寿命也较长,不能证明属于应力腐蚀开裂。13个厂共有壳程不锈钢水冷器35台,均为二氧化碳压缩机段间冷却器,为C1、C2、C3。其中的22台都曾反复泄漏更换,共计更换58台,寿命为2~144个月,平均仅为31.2个月。已更换的C1、C2及C3基本上属于氯离子应力腐蚀开裂,其中相当一部分曾经正式技术鉴定过。应力腐蚀开裂的特点都是从换热管的外侧(即水侧)开始产生裂纹,裂纹的部位多在水冷器热端管板与换热管胀接的缝隙处,有的在U形管的弯管处。应力腐蚀开裂还有一个共同特点,就是换热管在短时间内相继成批破裂,水冷器很快报废。甚至比碳钢壳程水冷器坏得还快,寿命最短的48d即报废。1造成应力腐蚀开裂诸因素的探讨一般认为造成应力腐蚀开裂有3个必要条件,即:设备上存在应力;介质中含有氯离子;金属达到一定温度。这3个条件在循环冷却水系统中都具备。但对某台特定的水冷器来说,则需要具体分析,可能某一不利因素的影响更突出。1.1水在水冷器中的走向在壳程水冷器中水走管外,容易发生应力腐蚀开裂。因其结构中有缝隙,腐蚀主要在管板水侧面胀管处以及折流板与换热管处的间隙。缝隙有利于氯离子的富集。如M4厂循环冷却水中的Cl-的质量浓度<275mg/L,但在C3的缝隙中用电子探针测得Cl-的质量浓度为20000~30000mg/L,为水中的100倍左右。因此水中氯离子很低也能开裂。如F2厂C3损坏时,水中Cl-的质量浓度仅约为20mg/L左右。壳程水冷器还易积存污垢,导致垢下壁温升高,易产生点蚀,或许也能促进应力腐蚀开裂。目前水走管内的管程水冷器未发现应力腐蚀开裂。10DiscussiononreasonsofstresscorrosioncracksinstainlesssteelwatercoolerQiDongzi(DepartmentofChemicalFertilizer,FormerMinistryofChemicalIndustry,Beijing100031,China)不锈钢水冷器应力腐蚀开裂原因探讨齐冬子(原化学工业部化肥司,北京100031)[摘要]根据化肥厂中不锈钢水冷器损坏情况,分析了导致不锈钢水冷器应力腐蚀开裂的诸因素,指出循环冷却水中氯离子的含量并不是应力腐蚀开裂的决定性因素,水冷器的出水温度是重要因素。[关键词]不锈钢;循环冷却水;腐蚀开裂[中图分类号]TQ085[文献标码]A[文章编号]1005-829X(2008)09