钛板换热器板片失效分析

点击：2197 日期：[ 2014-04-26 21:35:45 ]

钛板换热器板片失效分析潘炳权1，况敏2，何思立1，刘钧泉3 (1．广东南方制碱有限公司，广东广州510700；2．广州有色金属研究院，广东广州510640；3．华南理工大学工控学院，广东广州510640) [摘要]文章考察了钛板换热器的受损现象，运用扫描电镜和能谱图对受损部位进行了表征，结果表明：母材的能谱，钛为91.63%，氧为7.79%；而磨损点的能谱，钛为84.05%，氧为12.97%，与母材的成分比例比较接近。分析了钛板失效的原因，发现损伤是由于板片之间的微动造成的磨损，同时分析了造成微动的原因并提出了预防措施。 [关键词]板式换热器；失效分析；微动磨损 [中图分类号]T[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2009)01-0051-03 板式换热器具有较高的薄膜导热系数，板片波纹所形成的特殊流道使流体在极低的流速下即可产生强烈的湍流，因而传热系数很高。同时它具有结构紧凑、压降小、热损失小、容易拆装而可通过调节传热板片的数目或变更流程得到最合适的容量和效果等特点，在多种工业领域得到广泛应用。 BR型板式换热器是由不锈钢板和钛合金板压制的具有W型或人字型的板片叠装而成的一种换热装置。板式换热器由相邻两板片相互倒置安装，波纹交叉形成了数千个触点错列均布，流体绕这些触点回绕流动，产生强烈的扰动，形成极高的传热系数[1]。因此板式换热器具有较高的换热效率和承载能力。某厂BR型板式换热器，1995年安装投用，2006年首次拆检时发现，多数板片波纹凸起部位有点状或块状损伤现象，平面分布呈现一定的规律。用渗透剂检查，发现部分损伤点有渗漏现象。 1·使用工况该板式换热器的型号为：BR0.7-1.0-110。使用工况见表1。从板片的受损情况看，损伤部位呈现点状或长条状，均出现在换热板的波纹突出部位。损伤点以直线分布，经线和纬线相互垂直。如图1、2所示。由于板式换热器是由板片相互倒置安装，波纹交叉形成了触点错列均布，如图3所示。图3中两板片交点的示意图和图二中相片中的损伤点是相互对应的。从宏观形貌判断，板片损伤点发生在两板片的接触部位。可能是由于板片之间的磨损或磨蚀造成的。 2·失效分析对典型的损伤点作扫描电镜试验和能谱分析。从图4的形貌图可以看到，黑色部位是磨损点，上面可见条状磨痕。分别对磨损点和磨损点附近的母材进行能谱分析。对图4中白线框范围的部分进行能谱分析，得到图5、表2所示的磨蚀点附近母材的能谱图及成分。对图4中黑色磨损点部位进行能谱分析，得到图6、表3所示的磨蚀点的能谱图及成分表。从实验数据可以看出，母材的能谱，钛为91.63%，氧为7.79%；而磨损点的能谱，钛为84.05%，氧为12.97%，与母材的成分比例比较接近。因此，可认为损伤点是磨损造成的。由于板片之间的可能接触点是相对静止的，因此，损伤是由于板片之间的微动造成的磨损，即微动磨损[2]。 3·微动磨损的原因及其对策 (1)频繁开停设备或流过板两侧的流体流量不稳定。由于板式换热器板片之间的固定是由板片之间的接触点和边缘的橡胶密封条提供的，当流体流量和压力的变化，造成相邻两板片间的接触点产生了交变的应力和变形并有可能造成微小的位移。这是造成微动磨损的主要原因。对策：避免和减少微动磨损的办法是改进工艺流程，减少设备的开停次数，尽量减小流过板片两侧的流体流量的波动幅度。 (2)环境的背景振动大。当环境由于机器振动等原因，存在较大的振动源时，振动传递到板式换热器，可能会在板片之间产生微小的摩擦，从而造成板片的磨损。对策：尽量将板式换热器放置在远离振动源的地方或采取减振措施，如设置橡胶减震基础。 4·结论 (1)钛板换热器的失效是由于板片之间的微动引起的微动磨损引起的。 (2)防止失效的措施包括稳定工艺条件，平稳操作及降低换热器受环境振动的影响等。参考文献 [1]侯佐岗．压力容器与换热设备[M]．大连理工大学出版社，1994：128-129． [2][加]Pierre R.Roberge．腐蚀工程手册[M]．中国石化出版社，2003：89-92． (本文文献格式：潘炳权，况敏，何思立，等．钛板换热器板片失效分析[J]．广东化工，2009，36(1)：51-53)

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