材料与水化学第5讲 蒸发器材料
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MVR蒸发工艺知识 hnesygy +关注献花(0) 一、蒸发工艺及设备简介（降膜为主） 其原理如同海水受热蒸发形成 MVR）等。 1 多效蒸发的特点 因此传热系数 不像多级闪蒸那样大量的液体在 多效蒸发流程的分类 顺流、逆流和平流。 ： 其余各效皆 容易结晶的物料，如制盐，一经加热蒸发，很快达到过饱和状 不需用逆流和平流，而且逆流和平 原料从真空度最高的 对于浓度高时黏度大的物料用逆流比较因为最后的一次蒸发是在温度最高的第一效。所以虽然浓度大，可以维持比较高的传热系数。这在化工生产上 多效蒸发工艺及设备简介 蒸发量D/加热蒸汽量D0=0.91或者D0/D=1.1，1kg蒸汽可以蒸出0.91kg的淡水。如果将蒸出的二次蒸汽通往第二个1kg的二次蒸汽又可以蒸出的淡水。以此类推，效数越多，利用1kg加热蒸汽可以蒸发出的 热量利用的效率也随之有所降低。考虑到效数增加 多效蒸发设备的分类 VTE）和水平管蒸发器HTE）。 浸没管式（ST） U形管以及竖管、 6效以下。 竖管蒸发（VTE）这里是指管内降膜式蒸发器。 且消除了料液的静液柱所造成的温差损失。系统的浓缩率比较11～13效，造水9～10。 横管薄膜式（HTE） 加热蒸 闪蒸后的水温度降低以使其饱和蒸汽压与环境压 使加热至一定温度的料液，依次在一系列原料得到浓缩，蒸汽冷凝后得到淡水。 相比多效蒸馏法多级闪蒸减 多级闪蒸技术的特点 : .由于此方法加热与蒸发过程分离，并未使原水真正沸腾(仅是表面沸)，从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题； .技术成熟可靠，运行安全性高，特别适合于大型的低浓度物料浓缩应 .设备机构简单，投资成本较低。 主要缺点: .大量原水的循环和流体的输送，导致操作成本升高； .与多效蒸馏法相比，需要较大的热传面积； 低温多效蒸发技术 (结晶)工艺 “相变”：液相→汽相 1 kcal/kg〃℃。1 kg的水，温度每上升1 ℃需要1 kcal的1 kg的水加热从0 ℃上升到100 ℃沸腾，仅需要100 kcal的1kg 100 ℃的水汽化，成为同温度的蒸汽，则需要539 kcal1 ℃所需热量的539 单效蒸发（1kgH2O为例) →二次蒸汽→冷却水→大气 能耗与效数关系(蒸发量为1 t H2O为例) MVR的工作原理 的作用 （Mechanical Vapor Re-compression）-机械蒸汽再压缩，是指将蒸(蒸馏等)过程的二次蒸汽(温度低、压力低而无法利用)用压缩机进行从而减少系统对外界能源的需求的一项高效节能技 的作用：提高蒸汽的品位，而不创造能量 热泵特性与分析 热泵蒸发系统的开式循环机理是基于回收
多孔疏水涂层氧化铝_概述说明以及解释
多孔疏水涂层氧化铝概述说明以及解释
1. 引言
1.1 概述
多孔疏水涂层氧化铝是一种具有特殊物理和化学性质的材料，广泛应用于各个领域。这种涂层以氧化铝作为基础材料，并通过特定的制备方法形成多孔结构，并且具有疏水性能。多孔疏水涂层氧化铝在表面工程和材料科学中起着重要作用，因其优异的性能而受到广泛关注。
1.2 文章结构
本文将首先对多孔疏水涂层氧化铝进行概述，包括其定义、特点以及制备方法等内容。接下来将解释多孔疏水涂层氧化铝的性能，包括界面接触角与表面能解释、表面粗糙度对液体吸附的影响解释以及水分子在多孔疏水涂层中的输运机制解释。随后，我们将详细说明多孔疏水涂层氧化铝在自清洁材料领域、高效蒸发器材料领域以及测井油藏渗透率测量中的应用解释。最后，我们将总结多孔疏水涂层氧化铝的优势，并展望其未来的发展趋势，并提出一些建议的研究方向。
1.3 目的
本文的目的在于全面介绍和解释多孔疏水涂层氧化铝的概述、性能特点以及应用领域。通过对其制备方法和物理化学性质的详细描述，希望能够增加人们对这种
材料的了解，并为相关领域中的研究者提供有价值的参考信息。同时，通过对其应用领域进行说明，旨在促进多孔疏水涂层氧化铝在各个领域中的应用推广和发展
2. 多孔疏水涂层氧化铝概述
2.1 多孔疏水涂层定义与特点
多孔疏水涂层是一种表面形态特殊的材料，其具有独特的表面结构和化学性质。它由氧化铝纳米颗粒组成，这些颗粒在形成涂层时聚集在一起形成多个微观尺度的孔洞和通道。这种多孔结构赋予了多孔疏水涂层优异的疏水性能，使其可以有效地抵抗液体的吸附和渗透。
蒸发器的设计
蒸发器主体为加热室和分离室，蒸发器的主要结构尺寸包括：加热室和分离室的直径及高度；加热管的规格、长度及在花板上的排列方式、连接管的尺寸。这些尺寸的确定取决于工艺计算结果，主要是传热面积。
3.1加热管的选择和管数的初步估计
3.1.1管子长度的选择根据溶液结垢的难易程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑。本次设计选用外循环式蒸发器，国产外循环式蒸发器蒸发器的管长一般从2560到3000mm不等，具体参考《糖汁加热与蒸发》[1]第139页表6-1，再根据糖汁的黏度情况，选择加热管以及板管型号如下表3-1所示：
表3-1加热选择参数
因加热管固定在管板上，管板选择考虑到管板厚所占有的传热面积，以及因焊接所需要每端留出的剩余长度，则计算理论管子数n时的管长实际可以按以下公式计算：
L=（L0-0.1）m=3-0.1=2.9 m
前面已经计算求得各效面积A取500m2
n= = =1307
加热管的排布方式按正三角形排列，查《常用化工单元设备设计》[3]第163页表4-6，知道当管数为1303时，排布为a=19层，1307与1303相差不大，在这可以取19层进行计算。其中排列在六角形内管数为 =1027根，其余排列在弓形面
积内，如果按标准间距即管间距离54mm排列，则有四根管排不下，四根管的总面积为：
A3=3.1415926×0.042×2.9×3=1.53 m2
鉴于前面已经取1.11的安全系数，如果现在取1303根管，则总面积为：
=500-1.53=498.47 安全系数为 K= =1.108
在安全系数范围内，所以可以不要三根管，取1303根。
大学化学《化工原理 蒸发》课件
冷凝水
水 完成液 单效蒸发器
§7.2 单效蒸发
11
二、 引起传热温差损失△的原因：
（1） 溶液沸点升高（与同压力下纯溶剂相比）----- Δ′ 遵循杜林规则
（2）蒸发室内液层深度引起的------Δ" 与设备结构有关，有些设备液柱可高达3~6m，有些设
备中此项损失可不计。 （3）二次蒸汽的阻力损失引起的------ ⊿'''
0.57
三效
0.4
§7.3 多效蒸发
26
• 额外蒸汽的引出---1kg生蒸汽可换取2kg的额外蒸汽 (理想情况)
假设有n+1效，除最后一效外，每一效均抽出额外蒸汽
，分别为E1、E2、……En。
E1
E2
W1
W2
W3
冷却水
料液
D
加热 蒸汽
冷凝水
水
完成液
并流多效蒸发器
§7.3 多效蒸发
27
理 想 情 况 ：D 1 W
W，T ，H 蒸发室
a. 无明显浓缩热的体系 D, Ts ,Hs
h ct h0 c0 t 0
加热室
完成液
L, t, h, c
D, Ts ,hs
§7.2 单效蒸发
7
其中：
c0 cw 1 x0 cB x0
最全面的MVR蒸发工艺知识
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一、蒸发工艺及设备简介（降膜为主）
蒸发（或蒸馏法）虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍是浓缩或制淡水的主要方法。
蒸馏过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。
根据所用能源、设备、流程不同主要可分多效蒸发、多级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。
多效蒸发技术
多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以前一直是蒸发、浓缩的主导。
原理：多效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行。
原料水进入系统方式：有逆流、平流（分别进入各效）、并流（从第1效进入）和逆流预热并流进料等。
1、多效蒸发的特点
与多级闪蒸比较而言的。优点：
①多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传热，因此传热系数是很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸少。
②多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，不像多级闪蒸那样大量的液体在设备内循环，因此动力消耗较少；
③多效蒸发的浓缩比高；
④多效蒸发的弹性大。
2、多效蒸发流程的分类
多效蒸发的工艺流程主要有三种，顺流、逆流和平流。
顺流：
是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的次序前进。
特点：
①多效的真空度依次增大，即绝对压力依次降低；
故料液在各效之间的输送不必用泵，而是靠压差自然流动到后面各效；
②温度也是依次降低，故料液从前一效通往后一效时就有过热现象，也就是发生闪蒸，产生一些蒸汽，即淡水；
氯碱系统73%固碱蒸发器设备的腐蚀、选材与设计
氯碱系统73%固碱蒸发器设备的腐蚀、
选材与设计
氯碱生产涉及的介质大都具有腐蚀性的特点，与介质接触的相关设备要做到
长期使用，保证安全生产，这与设备材质耐腐蚀性能的好坏有很大的关系。如果
材质选择不当，容易造成设备严重腐蚀最终造成停产检修，对人力、物力、财力
都是极大的浪费，同时也影响了环境。
在氯碱系统的73%固碱生产中，Ⅰ、Ⅱ效蒸发器是核心关键设备，某公司73%固碱装置中Ⅰ效蒸发器蒸发室NaOH的浓度是30－40%，工作温度是100－145℃，加热室（管程）NaOH的浓度是30－40%，工作温度是140－150℃；Ⅱ效蒸发器蒸
发室NaOH的浓度是42－51%，工作温度是80－90℃，加热室（管程）NaOH的浓
度是42－51%，工作温度是80－90℃。对Ⅰ、Ⅱ效蒸发器设备的选材和设计，应
从以下几方面考虑。
一、NaOH的腐蚀情况分析
NaOH对设备的腐蚀，主要有均匀腐蚀和局部腐蚀两大类。均匀腐蚀又称全面
腐蚀，是在器壁整个暴露表面上或在大面积上产生程度基本相同的腐蚀，如果在
容器设计时考虑了足够的腐蚀裕量，则容器在设计寿命内是能安全使用的，因此
均匀腐蚀的危险性不大，在设计上也较容易处理；局部腐蚀主要有：缝隙腐蚀、
点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等等。
其中应力腐蚀是由拉应力与腐蚀因素共同作用的结果而产生的。应力腐蚀引
起的断裂是脆性断裂，往往没有预兆，而且实践中发生的事故，往往拉应力都很
低（如仅有材料屈服强度的5%—10%）就产生裂纹，以至于断裂，因而应力腐蚀
开裂是最为危险的一种腐蚀情况。
一般情况下，构成应力腐蚀断裂要具备三个条件：1、要有拉伸应力；2、要
三效蒸发器
三效蒸发器在高含盐废水处理中的应用
更新时间：2013-10-31 15:18来源：中国环保产业作者: 阅读：3119网友评论0条
1 绪论
高含盐废水是指含至少总溶解固体TDS（Total Dissolved Solid）和有机物的质量分数大于等于3.5%的废水，包括高盐生活废水和高盐工业废水。主要来源于直接利用海水的工业生产、生活污水和食品加工厂、制药厂、化工厂及石油和天然气的采集加工等。这些废水中除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐，如Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+等离子。这些高盐、高有机物废水，若未经处理直接排放，势必会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大危害。该类浓废水的共同特点是：不能简单地用生化处理，且物化处理过程较复杂，处理费用较高，是污水处理行业公认的高难度处理废水[1]。
2 高含盐废水处理技术
关于高含盐废水的处理技术，国内外已经研究了几十年，目前通常采用的方法主要包括：生物法、SBR工艺法和三效蒸发器脱盐法等。
2.1 生物法
生物处理是目前废水处理最常用的方法之一，具有应用范围广、适应性强等特点[2]。化工废水如染料、农药、医药中间体等含盐量较高的废水，污染严重，必须经过处理才能排放。况且，此类废水成分复杂，不具备回收价值，采用其他处理方法成本较高，因此生物处理仍是首选的方法。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用，但盐浓度过高，会对微生物的生长产生抑制作用，主要原因在于：
（1）盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；
蒸发与结晶
二、真空蒸发设备
真空蒸发定义： 溶液在真空状态下，较低温度下沸腾、溶剂汽化的过程， 称为真空蒸发。 热敏性物料：对热过程很敏感，受热后会发生化学变化或物 理变化而影响产品质量的物料。 为了缩短受热时间，并达到所要求的蒸发浓缩量，通常采用 膜蒸发。 薄膜式蒸发：让溶液在蒸发器的加热表面以很薄的液层流 过，溶液很快受热升温、汽化、浓缩、浓缩液很快离开加热 表面。
1－清洗管；
2－进料管；
3－蒸发器外壳； 4－浓缩液槽；
5－物料喷嘴；
7－下碟片； 10－马达；
6－上碟片；
8－蒸汽通道； 11－液力联轴器；
9－二次蒸汽排出管；
12－皮带轮； 13－排冷凝水管；
14－进蒸汽管；15－浓缩液通道； 16－离心转鼓
工作时，物料从进料管2进入，由各个喷 嘴5分别向各碟片组下表面即碟片7的外表面 喷出，均匀分布于碟片锥顶的表面液体受离 心力作用向周边运动扩散成液膜，受热蒸发 浓缩，浓缩液到碟片周边就沿套环的垂直通 道15升到环形液槽4，由吸料管17抽出到浓缩 液贮罐。从碟片表面蒸发出的二次蒸汽通过 碟片中部大孔上升汇集进入冷凝器。加热蒸 汽由旋转的轴14通入，并由小通道进入碟片 组间隙加热室，冷凝水受离心作用迅速离开 冷凝表面，从小通道甩出落到转鼓的取低位 臵，从固定的中心管13排出。
冷凝水 2 7
6 3
7
最全面的MVR蒸发工艺知识讲解
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2015-10-19 hnesygy+关注献花(0)
一、蒸发工艺及设备简介（降膜为主）
蒸发（或蒸馏法）虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发
展，该法至今仍是浓缩或制淡水的主要方法。
蒸馏过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。
根据所用能源、设备、流程不同主要可分多效蒸发、多级闪急蒸发、蒸
汽压缩蒸发（MVR）等。
多效蒸发技术
多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以前一直是蒸发、
浓缩的主导。
原理：多效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次蒸
汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，
如此依次进行。
原料水进入系统方式：有逆流、平流（分别进入各效）、并流（从第1效进入）和逆流预热并流进料等。
1多效蒸发的特点
与多级闪蒸比较而言的。优点：
①多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传热，因此传热系数是很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸少。
②多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，不像多级闪蒸那样大量的液体在设备内循环，因此动力消耗较少；
③多效蒸发的浓缩比高；
④多效蒸发的弹性大。
2多效蒸发流程的分类
多效蒸发的工艺流程主要有三种，顺流、逆流和平流。
顺流：是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的次序前进。
特点：
①多效的真空度依次增大，即绝对压力依次降低；
故料液在各效之间的输送不必用泵，而是靠压差自然流动到后面各效；
②温度也是依次降低，故料液从前一效通往后一效时就有过热现象，也
蒸发器与冷凝器
设计参数确定
01
02
03
温度和压力
根据工艺要求确定蒸发器 和冷凝器的操作温度和压 力。
热负荷
计算蒸发器和冷凝器的热 负荷，以确定设备的传热 面积。
物料性质
了解物料的物理和化学性 质，以便选择合适的设备 材料和结构。
设备选型依据和建议
设备类型
根据工艺要求和物料性质选择合适的 蒸发器和冷凝器类型，如降膜蒸发器、 升膜蒸发器、板式冷凝器等。
蒸发式冷凝器
高效率
蒸发式冷凝器结合了水冷和风冷的优 点，通过水的蒸发带走大量热量，实 现高效散热。
节能环保
利用水蒸发吸热的原理，相比传统冷 凝器能节省大量能源和水资源。
适应性强
蒸发式冷凝器适用于高温、干燥的气 候条件，尤其适合缺水地区使用。
维护要求稍高
需要定期清洗水路系统和更换水，确 保水质清洁，防止结垢和腐蚀。
• 智能化和自动化技术的应用：随着工业4.0和智能制造的推进，蒸发器和冷凝 器的智能化和自动化程度将不断提高。例如，利用物联网、大数据和人工智能 等技术，实现设备的远程监控、故障诊断和预测性维护等。
• 绿色环保和可持续发展：环保意识的提高将推动蒸发器和冷凝器向绿色环保和 可持续发展方向发展。例如，采用环保制冷剂、提高设备能效和降低碳排放等 ，以减少对环境的影响。
热片和更换冷却水。
风冷式冷凝器
最全面的MVR蒸发工艺知识
最全面的MVR蒸发工艺知识
一、蒸发工艺及设备简介（降膜为主）
蒸发（或蒸馏法）虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍是浓缩或制淡水的主要方法。
蒸馏过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。
根据所用能源、设备、流程不同主要可分多效蒸发、多级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。
多效蒸发技术
多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以前一直是蒸发、浓缩的主导。
原理：多效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行。
原料水进入系统方式：有逆流、平流（分别进入各效）、并流（从第1效进入）和逆流预热并流进料等。
1、多效蒸发的特点
与多级闪蒸比较而言的。优点：
①多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传热，因此传热系数是很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸少。
②多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，不像多级闪蒸那样大量的液体在设备内循环，因此动力消耗较少；
③多效蒸发的浓缩比高；
④多效蒸发的弹性大。
2、多效蒸发流程的分类
多效蒸发的工艺流程主要有三种，顺流、逆流和平流。
顺流：
是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的次序前进。
特点：
①多效的真空度依次增大，即绝对压力依次降低；
故料液在各效之间的输送不必用泵，而是靠压差自然流动到后面各效；
②温度也是依次降低，故料液从前一效通往后一效时就有过热现象，也就是发生闪蒸，产生一些蒸汽，即淡水；
耐盐型太阳能驱动界面光热材料及蒸发器的研究进展
化
工进展
Chemical Industry and Engineering Progress
2023 年第 42 卷第 7 期
耐盐型太阳能驱动界面光热材料及蒸发器的研究进展
李吉焱，景艳菊，邢郭宇，刘美辰，龙永，朱照琪
（兰州理工大学石油化工学院，甘肃 兰州 730050）
摘要：太阳能驱动界面蒸发技术（SDIE ）依靠光热材料和蒸发器进行海水淡化，因光热转换效率高、环境友好、制造工艺简单和材料丰富等优点引起了学者们的广泛关注。但在海水淡化过程中，光热材料和蒸发器表面盐结晶的积累会直接影响太阳能界面蒸发效率，解决光热材料和蒸发器表面盐结晶问题是SDIE 中重要的一步。本文简述了近年来耐盐型光热材料及蒸发器的设计理念与研究现状，阐述了不同耐盐设计的优点和局限性，梳理了其耐盐机制和性能，分析表明通过调控光热材料的孔结构、亲-疏水性、离子基团等方法可以增强光热材料的耐盐性，通过调控盐溶液的浓度和盐的结晶位置等可设计多种耐盐型蒸发器，讨论了目前在SDIE 中解决盐结晶问题存在的共性问题并提出未来的研究挑战，以推进未来SDIE 的研究与发展。关键词：太阳能；界面蒸发；海水淡化；光热材料；耐盐
中图分类号：TQ09 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）07-3611-12
Research progress and challenges of salt-resistant solar-driven interface
photo-thermal materials and evaporator
冷凝器蒸发器清洗方案及流程_概述说明
冷凝器蒸发器清洗方案及流程概述说明
1. 引言
1.1 概述
本文旨在介绍冷凝器蒸发器清洗方案及流程。蒸发器是冷凝系统中的核心组件之一，其工作效率和运行状态对整个系统性能有着重要影响。然而，由于长期使用和操作不当等原因，冷凝器蒸发器往往会积累污垢和沉积物，降低热交换效率并增加系统故障的风险。因此，进行定期的清洗和维护工作十分必要，在保证系统稳定运行和延长设备寿命方面具有重要意义。
1.2 文章结构
本文将按照以下结构进行讲解：
- 引言：包括概述、文章结构和目的等内容；
- 冷凝器蒸发器清洗方案：介绍清洗原则、清洗方法以及所需工具和材料等；- 清洗流程步骤：详细说明清洗前的准备工作、清洗前操作步骤以及整个清洗过程步骤；
- 清洗注意事项与常见问题解答：列举一些需要注意的事项，并提供对常见问题的解答；
- 结论与总结：对实施效果进行评估，进行可行性分析并提出改进建议，最后做出总结和展望。
1.3 目的
本文旨在向读者提供一种清洗冷凝器蒸发器的方案及其流程，帮助读者了解清洗的原则、方法、工具和材料，并详细指导读者完成清洗流程步骤。同时，在文章中我们将重点强调一些需要注意的事项，并通过常见问题解答来解决读者在清洗过程中可能遇到的疑惑。最后，我们将对清洗效果进行评估，分析其可行性，并提出改进建议，以期读者在实际操作中能够更好地应用本文所介绍的内容。
2. 冷凝器蒸发器清洗方案
2.1 清洗原则
冷凝器蒸发器的清洗旨在去除积聚在其表面的污垢、沉积物和其他污染物。清洗原则包括以下几点：
- 彻底清洁：确保清洗过程能够完全去除所有污垢，以保证设备的正常运行。- 安全可靠：选择合适的清洗方法和材料，避免对设备造成损害。
MVR蒸发器 多效蒸发器材质选择归纳
一腐蚀
腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或质变。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起
的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。例如应力腐蚀破裂就是应力和化学物质共同作用的结果。单纯物理作用的破坏，如合金在液态金属中的物理溶解，也属于腐蚀范畴，但这类破坏实例不多。单纯的机械破坏，如金属被切削、研磨，不属于腐蚀范畴。
二影响因素
1. 介质成分和浓。
2.杂质。
3.温度。
4.PH。
5.氧、氧化剂和还原剂。
6.含水量。
7.流速
三不同介质蒸发器选材
1.氯化钠：普通碳钢对不同浓度和温度的氯化钠溶液都有适当的耐
蚀性，如果设备有特殊要求可以采用耐腐蚀性强的304
和316L的。
2.氯化铵：与物料接触的部分选用316L的，其他部分选用碳钢的。
3.硫酸钠：与物料接触的选用304的，不接触部分选用碳钢的。
4.硫酸铵：与物料接触的选用316L的，不接触的部分选用碳钢的。
5.氢氧化钠：溶度低于30%时选用碳钢，溶度高于30%时，温度高
于80℃时腐蚀速度加快，温度越高，腐蚀越严重。与物料接触的应选用不锈钢304和316L 的材质。
6.盐酸：盐酸是还原性强酸，是腐蚀性的物质。普通碳钢、304、316L、铝和铅等材料在盐酸中腐蚀严重，都不适用。均有只有一些贵金属，如钽、铂、金、银等和少数合金如镍钼铁合金和含钼高硅铁对盐酸有良好的耐蚀性。钽耐热浓盐酸，又具极好的导热性，常用作盐酸换热器，虽然价格很高，但寿命长，不需要经常停产检修，总的经济效果还是合算的。不过
钽是稀有金属，国外都生产不多，目前大量应用还不可能。含钼高硅铁价格比较低得多，生产也不困难，是值得推荐的耐盐酸金属材料，缺点是机械，加工性能不良。金和铂的价格太高，不适用在工业上大量应用。此外，镍、铜和镍铜合金对不充气的稀盐酸有适当的耐腐蚀性，但在充气活含
压水堆化学06
导致蒸汽发生器传热管开裂的主要腐蚀类型
苛性应力 腐蚀开裂
晶间浸蚀和 晶间应力腐 蚀开裂
耗蚀 点蚀 凹陷腐蚀
晶间应力腐蚀 ：Intergranular stress corrosion cracks (IGSCC) 晶间腐蚀：Intergranular Attack （IGA）
泥渣腐蚀：Crud –corrosion/耗 蚀：Wastage corrosion 点蚀：Pitting 凹陷腐蚀：Denting
磷酸盐法存在的问题
虽然能够防止钙、镁离子在传热管中生成水垢 , 但 Na3PO4在锅水中能水解成游离 NaOH, 而游离 NaOH 是碱性腐蚀的主要根源. 随着锅水中磷酸根和pH值的 升高, 产生的游离NaOH也越多, 造成设备的腐蚀也越 严重.添加一定比例的Na2HPO4，可使游离碱减少。
Na3 PO4 H2O NaOH NaHPO4
全挥发处理的缺点: 没有磷酸盐那样具有处理水中杂 质的能力。因此，它要求对给水进行深度除盐，使 其硬度接近于零（水中固体含量小于10-6），即所谓 的“零固体处理法”。 此外，全挥发处理仅在凝汽器无泄漏时才能有效发 挥作用。
During a meltdown, it is virtually certain that molten fuel will contact groundwater under the plant. Resulting steam explosions will spread radioactive fuel particles throughout a wide area. Millions of people could be contaminated.
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低碳Mn-Ni-Mo型可焊细 晶粒低合金钢锻件，筒节 可用钢板焊接。
上、下封头
上封头厚约105mm，展开直径约Φ5.6m, 一次侧承压边界的内表面
下封头厚约200mm，底部有4个连体突 堆焊奥氏体不锈钢，管板
出的支承座，需整体锻造。
一次侧表面堆焊镍基合金。
管板
管板尺寸约为Φ3.5×0.56m，锻件厚度 下封头有的也用
PWR核电站蒸汽发生器材料问题
蒸汽发生器的失效机理 各部件的选材
1
蒸汽发生器
核岛最复杂的设备之一
一次侧设计压力17.2MPa, 温度343oC
二次侧设计压力8.6MPa, 温度316oC
结构为立式自然循环
最大外径约4.5m, 最大筒 节壁厚约105cm，总高 度约21m，净重约310吨。
30
防振条材料－材质成分
RCC-M规定防振条用M4102/NC30Fe镍基合金锻件或轧制板制造。
材质 C Si Mn S P Ni Cr Fe Cu Mo Ti Al B Nb+Ta
NC15Fe TNbA
≤ ≤≤ 0.080 0.50 1.00
≤ 0.01
0
－
≥ 14.0~ 5.00~ ≤ 70.00 17.00 9.00 0.50
规格
材料
尺寸约为Φ19×1.1mm，平均展开长度 约22m，每台蒸发器使用约4500根管子。
INCONEL690型镍基合 金，也可选用 INCOLOY800合金。
支撑板(※)
板厚约30mm，宽约3200mm。
流量分配板(※) 板厚约19mm，宽约3200mm
13％Cr马氏体不锈钢。
防振条(※)
尺寸约8×8×3000mm
淤泥积累增厚 化学杂质浓缩
10
换热器管板与传热管
管板胀管过渡段因污垢沉积、腐蚀产物累积， 给过渡段造成压力，导致内外两侧复杂的应 力状态，从而可同时导致一次侧和二次侧的 应力腐蚀开裂。 二次侧污垢与传热管之间还同时存在介质浓 缩造成的影响，更加速了二次侧应力腐蚀开 裂速度
11
胀管过渡段SCC
胀管过渡段的横向和纵向SCC 裂纹
流致振动
工作介质为带腐蚀性水
2
蒸发器的破管事故案例
防震条移位
断管位置
传热管断口形貌
流致振动机理
1991年2月9日，日本美滨核电厂2号机组一蒸 发器In-660合金传热管因流致振动造成防震条 移位、传热管与支撑板之间发生微动磨损，导 致断裂，50吨一回路冷却剂泄漏到二回路。
断口疲劳河流辉纹形貌 3
800 合金
≤
0.03
0.3~ 0.70
0.4~ 1.0
≤ 0.01
5
≤ 32.0~ 20.0~ 0.020 35.0 23.0
其余
≤ 0.60
≤ 0.10
≤ 0.15~ 0.60 0.45
－
－－
RCC-M规定传热管NC30Fe合金需要用电炉精炼+电渣重熔 或 真空除气的方 法生产，从而减少杂质、夹杂物，并使材质成分均匀。
蒸汽发生器传热管材料相图
4
传热管材料及支撑板材料成分
5
传热管工况环境
一回路侧：压力15.5MPa
LiOH+H3BO3 pH值 6.5~7.5 溶解氢20～50 cc/kg 溶解氧<100ppb Na+, Cl-, SO42- 全部小于150 ppb
二回路侧
去离子水 不断蒸发后残留的水垢
INCONEL600型镍基合 金型材，成品表面镀银
(※) 产品无核级质量保证要求，单制造前需要编制技术大纲并经过确认。 其它部件都有核级质量要求。
25
蒸汽发生器传热管材质
RCC-M规定传热管用M4105/NC30Fe，即INCONEL690合金制造。德国 KWU QR Mat 1003.26/30规定用1.4558/INCOLOY 800合金制造。
≤ 0.01
5
≤ 50.0~ 17.0~ 0.015 55.00 21.00
bal.
≤ 2.80~ 0.65~ 0.20~ ≤ 0.30 3.30 1.15 0.80 0.006
4.75~ 5.50
NCM340F1e0材020.规0.质014~定0的.≤50镍0基.≤加50合热0温金.0≤0度1锻(0o件C.固0≤)1或溶5 处5轧8理≥.制00板23冷81的却..00~0热711.处0.00理0~ 0。.≤加50热温－时度效(强o0C.≤化5) 0/去0应.≤5力0保退温火－时间 －
≥ 295 ≥ 495
法国系列的蒸发器传热管选用Φ19.05(±0.10) 、壁厚1.09±0.10mm。硬度 要求≤ 92 HRB，晶粒度应该为5～9，晶界上沿晶沉淀碳化物少。
27
镍基合金的碳化物析出形式
A类，碳化物在晶界析出 B类，重结晶后，碳化物 B类，重结晶后，碳化物在
在原始晶界网状析出
晶内和原始晶界网状析出
达到900mm，重量达到57吨
20MN5M，整体锻造
安全端
热端尺寸为Φ900×85×300mm，过渡 低碳Cr-Ni奥氏体不锈钢
端尺寸约Φ850×65×300mm
锻件
一次侧隔板
尺寸约为R1600×60mm半园，重约0.5 INCONEL600型镍基合
吨。
金板。
24
主要部件用材要求 － 2/2
部件
U形传热管
21
主要的应力腐蚀
四种主要的应力腐蚀：
管板上部胀管位置一回路水引起的内 壁SCC
管板上部胀管位置水垢引起的外壁 SCC
管子支撑板中间水垢引起的传热管外 壁SCC
U形弯管内壁SCC(弯管残余应力+一 回路水引起)
缩略语
IDSCC－内壁应力腐蚀开裂 ODSCC－外壁应力腐蚀开裂 LPSCC－低电位应力腐蚀开裂
12
600MA管的晶间腐蚀－韩国某电厂
二次
表面污垢中含硫
侧
管板
第六燃料循环600MA传热管外表面污垢
管板上方8mm处 的典型晶间腐蚀裂 纹。晶界有M7C3 型碳化物析出，有 贫Cr区。表面氧化 膜富Ni，近表面晶 界含氧量较高。
外表面涡流探伤结果显示3mm缺陷
Do Haeng Hur, et al. Root causes of intergranular attack in an operating nuclear steam generator tube. Journal of Nuclear Materials 375 (3):382-387, 2008.
M4102规定的镍基合金锻件或轧制板的性能。
材料
拉伸性能
室温
350oC
σb
σ0.2
MPa
δ5
ψ
%Biblioteka Baidu
σ0.2
σb
MPa
NC15FeTNbA ≥ 1070 ≥ 665 ≥ 20 ≥ 20
NC15FeTNbA 1080~1100
空冷或更快
700±10
≥20小时
NC15Fe
950~1150
快冷
715±15
≥12小时
NC 19FeNb
925~1010
空冷或更快
720±10 炉冷 至 620±10
≥8小时 ≥10小时
NC30Fe
1000~1150
快冷
715±15
≥5小时
31
M4102对镍基合金的性能要求
Ni(OH)2 + 2Cr(OH)3 → NiCr2O4 + 4H2O Ni(OH)2 + 2Fe(OH)3 → NiFe2O4 + 4H2O Fe(OH)2 + 2Cr(OH)3 → FeCr2O4 + 4H2O Fe(OH)2 + 2Fe(OH)3 → Fe3O4 + 4H2O 铅在高pH值的水中溶解： PbO + H2O → Pb(OH)2 在高pH值环境中， Pb(OH)2可以比较容易进入表面钝化膜中，与氧化膜反应生 成复杂的含铅化合物： Pb(OH)2·Ni(OH)2·Cr(OH)3 → (OH) Ni–O–Pb–O–Cr(OH)2 + 2H2O Pb(OH)2·Fe(OH)2·Cr(OH)3 → (OH) Fe–O–Pb–O–Cr(OH)2 + 2H2O Pb(OH)2·Ni(OH)2·Fe(OH)3 → (OH) Ni–O–Pb–O–Fe(OH)2 + 2H2O 进一步脱水可以形成含Pb的尖晶石结构氧化膜，膜的生长按照空位扩散机制进 行。
18
SG Pb-SCC
SG 蒸发 Pb浓缩 在SCC处沉积 诱发裂纹扩展 600/690都可发生
Seabrook-1, 2000 19
铅致应力腐蚀开裂
600、690、800合金在350oC含铅1％的10％NaOH碱溶液中的应力腐蚀开裂时间 20
PbSCC机制
镍基合金在水环境下，可能四种类型的尖晶石结构腐蚀产物
6
二回路水垢的沉积
沉积物来源
蒸汽
杂质 腐蚀产物 氧侵入
沉积物的影响
传热率降低
沉积的部位 给水
分配板沉积 传热管表面沉积
支撑板堵塞处 预热器导流板
管板表面沉积
主冷出口 主冷进口
传热管腐蚀 热工水力不稳定性 增加维护工作 需要化学清洗 增加了检查工作量 被迫停机
缩短更换周期 7
传热管缝隙水垢的沉积
管板上部
13
传热管支撑板结构设计
AP1000 14
水垢在缝隙沉积引起应力腐蚀
15
水垢的沉积与应力腐蚀过程
水垢沉积过程
应力腐蚀过程
Slides from: Roger Steahle, 2009
16
17
划伤处的裂纹
美国Duke核电站蒸发器 600合金传热管的开裂： 二次侧应力腐蚀开裂 表面划伤处开裂 表面划伤所形成的残余 应力促进了应力腐蚀开 裂的形成。
28
特殊时效处理(TT-Thermal treatment)
TT处理工艺要求
RCCM: 700-730°C×5h ASME: 716-738°C×10h
29
合格的金相组织
碳化物在晶界上连续或半连续性析出 晶内析出碳化物密度较低，表明固溶处理温度足够全部将碳化物溶解，而碳化物 由TT处理在晶界析出 碳化物与基体的取向关系：立方－立方共格或半共格，<011> M23C6 // <011>g
26
蒸汽发生器传热管的性能要求
RCC-M规定传热管用M4105/NC 30 Fe/690合金管的机械性能
材料 NC30Fe/690合金
室温
σb
σ0.2
MPa
≥ 630 275～375
δ5 %
≥ 30
350oC
σ0.2
σb
MPa
≥ 215 ≥ 533
INCOLOY 800合金 570~700 335～470 ≥ 30
成分 C Si Mn S P Ni Cr Fe Cu Co Ti Al B Nb N
690 合金
0.01~ ≤ 0.03 0.50
≤ 0.50
≤ 0.01
0
≤ ≥ 28.0~ 8.00~ ≤ ≤ ≤ 0.015 58.00 31.00 11.00 0.50 0.035 0.50
≤ 0.50
≤ ≤≤ 0.003 0.10 0.05
B. T. Lu, J. L. Luo, and Y. C. Lu. A Mechanistic Study on Lead-Induced Passivity-Degradation of Nickel-Based Alloy. Journal of The Electrochemical Society 154 (8):C379-C389, 2007.
INCONEL690TT需要经过1050oC以上的固溶处理，在3分钟以内快冷到 900～500oC范围内，经过光亮和内壁喷沙处理后715±15oC退火至少5小时。
INCOLOY 800合金在固溶处理后需要以一定的冷拔变形量来达到力学性能 要求，变形后不热处理，需要逐根管进行表面喷沙，切向、轴向压应力层深 ≥0.12mm。
－
2.25~ 0.40~ 2.75 1.00
－
0.70~ 1.20
NC15Fe
≤
0.10
≤ 0.50
≤ 1.00
≤ 0.01
0
≤ ≥ 14.0~ 6.00~ ≤ 0.015 72.00 17.00 10.00 0.50
－
≤≤ 0.50 0.50
－
－
NC 19FeNb
≤ ≤≤ 0.080 0.35 0.35
管板与传热管之间 的间隙成为水垢沉 积敏感部位
管与水垢界面
管与水垢之间的界 面可成为水垢加速 沉积的敏感部位
管与支撑板间隙
管与支撑板接触部 位先沉积水垢，然 后向周围间隙扩展
8
传热管与管板胀接结构
部分胀接
全长胀接
全长胀接 ＋
顶部磙压
9
水垢沉积过程
初始阶段
早期
后期
清洁无淤泥
薄层淤泥积累 填充传热间隙
内壁SCC
位于U形弯曲部 传热管内壁
内壁SCC
位于管板上部胀 管部传热管内壁
外壁SCC
位于支撑板中部 传热管内壁
外壁SCC
位于管板上部胀 管外侧
22
传热 管的 损伤
23
蒸发器主要部件用材要求 － 1/2
部件
规格
材料
壳二体次筒侧节接，管一、最约Φ4大5.05筒吨-3节.；5×尺其0寸中.1约有1×：一1Φ个.84锥m.5形×筒0.1节1×，4尺m寸,重约