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焊接板式換熱器應力腐蝕是在板片殘余應力、外力和腐蝕環(huán)境的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的破裂,這種破裂是在板片幾乎不發(fā)生任何變形的情況下,迅速而且突然發(fā)生。因此,應力腐蝕是危害最大的腐蝕形態(tài)之一。工程上常用的奧氏體不銹鋼、銅合金、鈦合金、高強度鋼和高強度鋁合金等材料,對應力腐蝕都很敏感。這些材料即使在腐蝕性不太嚴重的環(huán)境中,如含有少量Ｃｌ-的水、潮濕大氣及蒸餾水中,也會引起應力腐蝕。在焊接板式換熱器中,由于板片與板片之間、板片束與連接板、連接板與管側端板、端板與殼體、折流板與板束、管側端板與板側端板等結構都需要焊接,因此焊接板式換熱器在制造過程當中會存在很大的殘余應力,這為產(chǎn)生應力腐蝕提供了條件。
1、合理的工藝設計
為避免殘留液和沉積物的滯留,焊接時盡量采用雙面對接焊和連續(xù)焊,避免搭接焊和點焊。由于板片很薄,焊接熔化后添補焊絲少,易造成焊縫成型差,因而在焊接工藝中應100%填補焊絲,以保證焊縫成型良好。
2、降低介質的侵蝕性
介質對不同的腐蝕體系有不同的影響,如奧氏體不銹鋼在中性氯化物溶液中容易發(fā)生應力腐蝕,但是只要介質中氧的質量濃度低于1.3ｍｇ/ｍ3就不會發(fā)生應力腐蝕。因此,可以通過除去介質中的溶解氧和氧化劑以控制應力腐蝕。降低介質中Ｃｌ-的質量濃度、嚴格控制介質中硫的質量濃度也是控制應力腐蝕的有效措施。
3、電化學保護法
應力腐蝕斷裂是應力作用下的陽極溶解過程。因此,可以采用電化學保護的方法控制。金屬或合金發(fā)生應力腐蝕斷裂與電位有關,有些體系存在一個臨界破裂電位,高于此值會產(chǎn)生腐蝕斷裂。更多的體系有一定的敏感電位范圍,這個電位范圍通常處于鈍化活化區(qū),通過電化學極化的方法可以使金屬的電位離開這個敏感的電位范圍。電化學保護方法不但可以防止應力腐蝕斷裂,而且在保護參數(shù)選用得當?shù)臈l件下即使產(chǎn)生了裂紋仍可使其停止擴展。采用犧牲陽極保護或表面噴涂耐蝕金屬的方法,有時也能收到良好的效果。
4、減小殘余應力
根據(jù)實際經(jīng)驗,引起應力腐蝕破裂的應力主要是殘余應力,而殘余應力主要是由冷加工以及焊接引起的內應力所構成。對冷加工件和焊接件進行熱處理,有助于消除殘余應力,從而也有助于防止應力腐蝕的產(chǎn)生。因此,焊接操作必須嚴格遵守有關焊接規(guī)程。熱處理時對溫度的控制要適當,避免因熱處理產(chǎn)生殘余應力。但采用熱處理消除殘余應力的方法不僅費用較高,而且還有一些不足,如產(chǎn)生變形、碳化物沿晶界析出、形成氧化皮以及內應力的消除程度等。所以,在焊接板式換熱器的制造過程中,應根據(jù)實際情況全面考慮,以決定是否采取消應力退火熱處理消除殘余應力。也可采用其他消除殘余應力的方法,如水壓試驗、振動時效、噴丸處理及錘擊等。
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