发动机管壳式机油冷却器腐蚀失效分析
冷却器腐蚀、泄露原因与分析
冷却器腐蚀、泄露原因与分析见图1：2甲醇分厂循环水系统示意见图2:3清洗方案及过程：依据和参照国家质量技术监督局（1999）215号炉化学清洗导则，电力行业标准《电厂化学清洗及成膜导则》DL/T957-2005和工业设备化学清洗质量标准（HG/T2387-2007），制定了本次化学清洗的清洗方案。
清洗步骤为：水冲洗酸洗水冲洗碱洗中和钝化水冲洗（清洗结束）。
清洗过程中悬挂碳钢、不锈钢、铜标准试片，用以监测清洗造成的腐蚀速率。
根据设备材质不锈钢冷却器酸洗采用10%氨基磺酸溶液作为酸清洗剂。
具体施工：冷却器实际酸洗时间1.5h-2h，碱洗中和采用氢化钠（2%）和表面活性剂混合液。
清洗前，发现冷却器水程（壳程）内沉积大量的生物黏泥，清洗过程中根据酸度降低很缓慢，反应产生气体较少等特征判断污垢中碳酸盐类水垢较少，而化学酸洗对生物粘泥的甭除效果不好，故此清洗选择了较短的酸洗时间，采用碱加表面活性剂辅助水冲洗等手段清除污泥。
清洗过程中清洗液的排放和补充很频繁，清洗过程中未发现冷却器漏水，清洗过程中悬挂了碳钢（A3）和铜试片，清洗结束后试片称重，其腐蚀速率和腐蚀总量均达到了国家化工行业标准《工业设备化学清洗质量标准》HG/T2387-2007。
清洗结束后，甲醇分厂有关人员对全部被清洗设备通水试漏试压，发现冷却器全部漏水。
4我公司采用排除法先对管束及其它相关材料做分析实验，以排除不可能造成冷却器管束泄露的原因。
4.1冷却器管束腐蚀实验4.1.1对不锈钢管束做浸泡分析实验（甲醇分厂做）实验过程:准确称取相应重量的氨基磺酸按比例溶于200毫升水中，使其溶解。
将已称重的冷却器不锈钢管束浸泡在清洗液中2个小时，再烘至恒重，称量。
实验一说明:①取冷却器不锈钢管束4个样,溶液为10%浓度氨基磺酸。
溶液中加缓蚀阻垢剂（唐山化工研究所提供）实验结果见表1；②分别取钢丝、铜丝各一段，溶液样为10%浓度氨基磺酸。
溶液中加缓蚀阻垢剂（唐山化工研究所提供）实验结果见表2；③实验材料：不锈钢管，牌号0Cr18Ni9（冷却器中的）实验数据见下表1：不锈钢管时间样1样2样3样4原重（g）14.690315.308916.195215.58812小时（g）14.688915.307716.185115.5863减重（g）0.00140.00120.01010.0018实验数据见下表2：钢丝时间铜丝(紫铜)时间原重（g）23.4658原重（g）9.93992小时（g）23.46422小时（g）9.9386减重（g）0.0016减重（g）结论:铜在该容器中的抗蚀能力与不锈钢没有区别。
管壳式换热器失效原因及其预防措施
管壳式换热器失效原因及其预防措施摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，经济在快速发展，社会在不断进步，管壳式换热器作为生产流程的重要换热设备，在海上油田原油处理系统中发挥着重大的作用，并得到了广泛的应用。
由于海上生产条件的特殊性，换热器失效的现象时有发生，换热器的失效，会给原油脱水处理带来难度，还会造成换热介质污染，带来经济损失。
这篇文章主要论述了管壳式换热器常见的失效形式，分析振动、腐蚀以及选材对管壳式换热器的影响，并提出了相应的预防措施。
为管壳式换热器在今后生产过程中的使用提供了参考，也降低了管壳式换热器因失效而带来的经济损失。
关键词：管壳式换热器；失效；腐蚀；预防措施引言缠绕管式换热器具有普通列管式换热器不可替代的诸多优点，大量应用于石油化工领域，故其流体力学性能和热力学性能的研究受到国内外学者的广泛关注。
1硬件设计管壳式换热器腐蚀失效分析优化系统中的硬件包括采集设备、存储设备、处理设备以及输出设备。
其中采集设备用来获取管壳式换热器的腐蚀初始数据，存储设备是将分析优化系统中的相关数据进行存储，而处理数据主要依靠软件程序的控制，执行对应的任务，达到腐蚀失效分析的效果，输出设备是将分析优化系统得到的分析结果进行输出，通过系统硬件的设计形成系统运行的基本支持框架。
2管式换热器常见失效形式（1）换热管与管板的连接处。
由于流体在壳体内会产生诱导振动和腐蚀，在此双重影响下，换热管与管板的连接处便会发生应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀和振动疲劳破坏。
（2）换热管与折流板的配合处。
换热管与折流板的配合处在结构设计时通常会留有间隙，使其易加工制造，并且有利于充分吸收换热管的热膨胀量。
由于换热管中的壳程流体会产生冲击作用，在流体冲击力的作用下，此间隙会逐渐增大，从而使得折流板切割换热管，导致巨大的振动噪音和换热管的泄露失效。
（3）管板与壳体连接处。
在设备运行期间，换热器的壳体和管板之间承受着较大的温差应力和压力载荷。
管壳式换热器失效分析
管壳式换热器失效分析失效分析管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。
由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强。
管壳式换热器广泛应用于各个行业，在水泥生产企业常用作设备稀油站的油冷却器，用作车辆发动机油冷却器等。
长期以来，钢制管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强和选材广等优点在换热器的生产和使用数量上一直占主导地位。
随着强化传热等技术的发展，管壳式换热器在制造技术和传热性能上也不断提高。
然而，由于结构的复杂性和使用工况的多样性，也常常出现换热器的局部失效甚至整体报废。
一管壳式换热器零部件失效形式及预防措施管壳式换热器的主要零部件包括:筒体、封头、管束、管板、折流板、接管、法兰等，在不同的工况和介质环境下，可能会发生多种形式的失效。
从结构上分析，易发生失效的部位是各构件间的连接处，如管子和管板的连接处；从受力角度分析，在结构的曲面不连续，尤其是应力突变处往往由于存在附加应力而引起失效，如筒体和管板的焊缝处；从使用工况分析，由于高温高压而引起热应力或附加应力、工作介质具有腐蚀性、频繁地开停机而引起换热管的流体诱导振动等，都会造成筒体、换热管甚至整机失效。
1.1 管束失效(1) 管束腐蚀和磨蚀失效换热器的失效大多数是由腐蚀引起的。
最常见的腐蚀部位是换热管，然后依次是管板、换热器封头及小直径的接管。
管束腐蚀和磨蚀失效的主要原因有:①污垢腐蚀；②流体有腐蚀性；③管内壁有异物积累而发生局部腐蚀；④管端发生缝隙腐蚀等。
预防措施包括:①定期清洗管束；②合理选材；③在流体中加入缓蚀剂；④在流体入口设置过滤装置和缓冲结构等。
(2) 传热能力下降在换热器运行过程中，由于工作介质的硬度较高，或流体中含有颗粒物、悬浮物，都会导致管束内、外壁严重结垢。
随着污垢层的增厚，传热热阻很快增大，严重时污垢将会使工作介质流道阻塞，从而导致换热能力迅速降低。
预防的方法是:①充分掌握易污部位、致污物质及污垢程度，进行定期检查；②当流体很容易结垢时，必须采用容易检查、拆卸和清理的设备或结构。
管壳式换热器失效问题的探讨
管壳式换热器失效问题的探讨摘要：本文阐述了管壳式换热器常见的失效形式，分析了其失效原因，并提出了预防措施。
关键词：管壳式换热器；失效；预防措施中图分类号：tu2 文献标识码：a 文章编号：1674－6708(2010)29－0098－020、引言管壳式换热器由于其结构简单，适用性强，所以是石油化工领域应用最广泛的换热设备。
但是由于选材、加工制造、使用等众多因素的影响，换热器的失效屡见不鲜。
企业也因此遭受了不可估计的经济损失。
所以对于工况苛刻的换热器，我们设计时应多加注意。
1、管壳式换热器失效分析及预防措施管壳式换热器的主要零部件包括：筒体、封头、管束、管板、折流板、支座、接管、法兰等。
在不同的工况和介质环境下，可能会发生多种形式的失效。
1.1 管束与管板的连接失效由于换热管与管板的连接位置属于几何形状突变部位，再加上温差应力的存在、焊缝缺陷的存在、换热管与管板材料选择的差异性等因素，使得此处会存在较大的残余应力。
在壳程介质的诱导振动和腐蚀性的双重作用下，换热管与管板连接处便出现应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀和振动疲劳破坏。
以下措施对提高连接处的使用寿命有一定的意义。
1)连接方式采用先焊后胀的顺序，并且采用机械液压胀接，焊后要做相应的热处理。
换热管伸出管板的尺寸可以适当加长(立式换热器上管板不允许存液时，可适当选取几根换热管，管端与管板平齐焊接，用于放净液体)。
2)换热管的材质与管板的材质尽量匹配，这样可以消除不同材料接触所形成的电势差，有利于控制管程和壳程的双侧腐蚀问题。
同时换热管材质的硬度要低于管板材质的硬度，使管板与换热管的胀接得到最佳组合。
另外，焊条型号选择也要合适。
1.2 换热管与折流板接触面处振动引起的失效考虑到使用过程中换热管的热膨胀以及方便加工制造，通常在折流板与换热管的配合处留有一定的间隙。
在壳程流体的腐蚀或磨蚀下，此间隙逐渐加大，且折流板变薄，导致折流板切割换热管，从而引起管束振动和换热管的泄漏失效。
冷却器管束腐蚀、泄露原因与分析
冷却器管束腐蚀、泄露原因与分析【摘要】分析了氧压机级间冷却器管束腐蚀泄漏的原因，得出生物黏泥是导致冷却器腐蚀、泄露的主要因素之一的结论，并提出避免腐蚀的措施。
【关键词】冷却器；腐蚀；泄露引言唐山中润煤化工有限公司（以下简称中润公司）甲醇分厂空分工段采用两套3TYS78+2TYS56型氧气压缩机成套装置，每套装置有5台列管式级间冷却器。
冷却器管束材质为0Cr18Ni9，冷却器设计为管程走氧气，壳程为冷却循环水，上水压力为0.3MPa。
氧压机级间冷却器所用循环水为管网末端，水质较差，运行一段时间后冷却器管壁上会沉积污垢，影响换热效果，经常需要对冷却器进行清洗。
1、冷却器腐蚀泄漏情况中润公司甲醇分厂在2008年度设备大修中，委托唐山市化工研究所水处理清洗技术服务处对空分工段五台氧压机级间冷却器水程进行清洗。
清洗过程中悬挂碳钢、不锈钢、铜标准试片，用以监测清洗造成的腐蚀速率。
根据设备材质不锈钢冷却器酸洗采用10%氨基磺酸溶液作为酸清洗剂，并添加一定比例的缓蚀阻垢剂的溶液。
清洗结束后，甲醇分厂有关人员对全部被清洗设备通水试漏试压，部分管束管壁呈现针状小孔，发现冷却器全部漏水，导致冷却器无法使用并全部报废。
为确定冷却器泄露原因，中润公司与相关单位共同对冷却器泄露原因进行分析，以找到冷却器泄露的真正原因。
2、冷却器腐蚀穿孔原因分析冷却器管束表面有大量点蚀麻坑，并有部分已穿孔，此种腐蚀现象被称为点蚀[1]。
点蚀多发生于表面生成钝化膜的金属材料上（如不锈钢、铝等）或表面有阴极性镀层的金属上（如碳钢表面镀锡、铜和镍）[2]。
2.1判断清洗液能否引起冷却器点蚀首先对管束材料做分析实验，以确定用于清洗冷却器的清洗液能否引起冷却器管束点蚀泄漏。
实验过程如下：取冷却器不锈钢管束4个样品，钢丝、铜丝各一段放入溶液2小时，再烘至恒重，称量。
溶液为10%浓度氨基磺酸，溶液中加缓蚀阻垢剂（唐山化工研究所提供）。
实验结果见表1和表2。
管壳式换热器的损坏形式和检修方法
管壳式换热器的损坏形式和检修方法（一）循环水系统换热器的检修化工装置中用于循环水系统的管壳换热器，大部分是壳程走冷却水的低压换热器，其使用周期和循环水的水质稳定息息相关，由于循环水系统较大，从凉水塔经泵分流到化工装置中各化工单元。
冷却水系统在运行过程中，其换热器的金属表面上常常会发生沉积物(污垢)的集积。
沉积物不但导热系数低，还会使换热器中冷却水通道的截面积和冷却水的通量变小，且沉积物覆盖于金属表面，为垢下腐蚀创造了必要的条件。
所以冷却水系统长时间运行后经常出现循环水系统换热器出现堵塞、泄漏等情况，造成水冷器换热效果下降，导致出口温度升高，影响装置的安全生产运行，增加了无谓的成本消耗，不利于节能降耗。
鉴于此，搞好循环水的水质和运行条件，才能保证换热器设备的完好。
因此，在工厂每次停车大修后的开车，对循环水系统进行冲洗和预膜，冲洗的目的是把污垢和杂质从管路清洗干净；预膜的目的是用缓蚀剂在洁净的金属管道和光滑的换热器内表面上预先生成一层薄而致密的保护膜，使换热器在运行中不被循环水腐蚀，一般应在循环水清洗后立即进行系统的预膜处理。
如果在循环水中选择了适合的水质稳定配方，换热器一般是良好的。
平时的日常维护和监测应观察和调整好以下循环水系统水的工艺指标。
现就循环水冷却器换热效率下降的原因进行分析，并对预防和解决方法进行探讨。
1.温度温度是换热器运行中的主要控制指标，从换热器进出口流体温度变化的情况可分析换热器的换热效果，判断换热器传热效率的高低，主要在传热系数上，传热系数低其效率也低，由进出口的温差可决定对换热器进行检查和清洗。
2.压力换热器列管若结垢较严重，则阻力增大，压差增大，所以日常对换热器的进出口压差进行测定和检验，特别对高压流体的换热器更要特别重视，如果列管泄漏，高压流体一定向低压侧泄漏，造成低压侧压力上升较快，甚至超压。
所以必须解体检修或堵管。
3.振动换热器内的流体流速一般较高，由于流体的脉冲和流动都会造成换热管的振动，或者整个设备振动，但最危险的是在工艺开车过程中，提压或加负荷较快，很容易引起换热管振动，特别是在隔板处，管子振动的频率较高，容易把管剪切断，造成断管泄漏，遇到这种情况必须停机解体检查检修换热器。
腐蚀失效分析方法及对策
目 录
一、引言 二、失效分析的目的 三、失效分析应用的主要测试技术及设备 四、失效分析一般步骤 五、失效的主要原因 六、常见的一些 SCC 产生、机理、规律及对策 七、腐蚀失效的预防措施 八、腐蚀失效分析案例 九、腐蚀失效工作展望
1
一、引言——腐蚀的危害性 从热力学观点看，金属腐蚀是一种自由能降低的自发过程，到处 可见。 1. 腐蚀给国民经济带来巨大损失 全世界每年因腐蚀报废的设备约相当于年产量 30%， 腐蚀造成的 损失高达国民经济总产值的 2-5%， 是水灾、 风灾和地震灾害总和的 5 倍。 我国每年腐蚀造成的损失 1000-1500 亿 RMB。 化工设备破坏 60% 由于腐蚀引起，其中 70%属局部腐蚀。油气田腐蚀往往由于高温、高 压、高流速、严重腐蚀介质的服役条件而尤显突出，表 1 列出我国油 气田的一些腐蚀损失统计数字。 表1 油井管柱、地面管线腐蚀危害数据统计
特长
四、失效分析一般步骤 1. 背景资料的收集和选样（现场和服役条件调查） (1) 失效构件的制造、加工及组装资料 机械加工 冷成型、拉伸、弯曲、机加工、抛光、研磨 热 加 工 热处理、焊接、铜焊或钎焊工艺
化学加工 清洗、电镀或镀层 材料类别及生产方法 碳钢、低合金钢…… 挤压、锻造、铸造、轧制、粉未压制等 构件类型及尺寸 阀、热交换器、管线…… (2) 工作历史 载荷 正常和反常载荷、过载、循环载荷、应力类型（弯曲、 振荡、震动……） 环境 （包括容器/管道内外）溶液成分、浓度、PH 值、温 度、流速、流态、运行中暴露区域（持续浸泡、飞溅
1989-1992 年石油管材失效事故及原因统计结果（中国）
事故发生次数 所占比例
机械损伤
表3
国家（地区） 美国 德国
冷却器腐蚀的原因分析及应对措施
冷却器腐蚀的原因分析及应对措施摘要：冷却器E303在运行中发现传热效果下降，停车检验发现多根换热管鼓包泄漏、管箱底部腐蚀减薄。
分析腐蚀原因主要是壳程介质（重整油氢气）中含有H2S、Cl-酸性杂质超标，形成了湿H2S、Cl-腐蚀环境从而引起设备腐蚀。
作者提出了相应处理方法和防腐蚀措施。
关键字：冷却器;检验;腐蚀;原因分析;防护措施1.概况冷却器E303为浮头式换热器，其技术参数，管程：工作压力为0.405MPa，工作温度为40℃，介质为冷却水;壳程：工作压力为1.307MPa，工作温度为50℃，介质为HC+H2（含H2S、Cl-杂质）。
材质及规格：壳体材质为16MnR，内径ф737mm，公称壁厚10mm;管箱材质为16MnR，内径ф737mm，公称壁厚10mm;换热管材质为10#，外径ф19mm，公称壁厚2mm;接管材质为20#。
该设备在2007年上半年用户发现传热效果下降，化验管程出口冷却水中有物料成分存在，说明有的换热管发生泄漏，因此用户在当年8月置换下来进行全面检验。
2.全面检验（一）换热器管束检验当拆开换热器抽出管束时，发现管束外表面锈蚀严重，有较多腐蚀物，有很多换热管存在鼓包变形现象，其中部分鼓包变形处已发生开裂;在换热管鼓包处截取一段管子用26MG超声波测厚仪对其管壁进行测厚，数值分别为：1.95mm、1.90mm、1.68mm、1.52mm、1.55mm、1.76mm、1.91mm、1.97mm1.96mm（中间数据是鼓包部位）。
从检测数据看，未鼓包部位壁厚减薄不明显，而鼓包部位则存在明显的壁厚减薄现象，说明鼓包部位是腐蚀严重部位。
（二）换热器壳体检验用型号为26MG的超声波测厚仪对换热器壳体进行测厚，发现在小浮头一侧管箱的底部有一腐蚀区域，面积为126500mm2（230mm*550mm），实测厚度在8.64mm～9.26mm之间。
对接管角焊缝进行渗透检测，对管箱底部的内表面及其内表面焊缝100%用湿荧光磁粉检查均未发现裂纹。
冷油器白铜管腐蚀失效实例分析
第３ ６卷 ２ ０ 年 ６月 ０８
云
南
电
力
技
பைடு நூலகம்术
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ．
ＹＵＮＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩ ＰＯＷ ＥＲ Ｃ
Ｊｎ ２ ０ ｕ ．０ ８
冷 油器 白铜 管腐 蚀 失效 实例 分 析
郭新 良 何 程
昆明 ６０ １ ） ５ ２ ７
（ 云南 电力试验 研究院 （ 团） 有 限公 司 电力研 究院 ，云南 集
摘 要 ：某 电厂 冷 油器 Ｂ ｅ０—１ Ｆｌ —１白铜 管 出现 了严 重 的局 部 腐蚀 ，文 中从 材 质 、水 质 、设备 结 构和 运 行保养 方式进 行 了分析 ，通过剖 管宏观 、微观检 查 ，认 为 失效原 因是 沉积物 下氧 浓差 电池 腐蚀 和微 生物
２０ ０ ８年 第 ３期
２ ５ 设 备结构 和运 行保 养方 式 ．
云南 电力技 术
第３ ６卷
于沉积 物下 金 属 表 面缺 氧 ，使 得 厌氧 菌 、硫 酸 盐 还 原菌 等容易 繁 殖 ，细 菌 的 繁殖 产 生 局部 酸 性 环 境 ，从 而破坏 已形 成 的 氧化 保 护膜 ，产 生 沉 积物
中溶 解 固形 物 、Ｃ Ｄ Ｏ Ｍｎ和 Ｃ 一含 量 完 全 符 合 国 ｌ 家相关标 准对 Ｂ ０铜 管水质 的要求 。而 循环 水 浊 １
度波 动较大 ，主 要原 因是原 水 受 汛期 影 响 ，悬 浮
物含量 波动大 ，而 原水 又 不 经任 何 预处 理直 接 补 人循环水 系统 ，这 也是 引 起 冷油 器 铜管 表 面脏 污 的直接原 因之一 。
胺 盐 、异 噻唑 啉酮 。２ ０ ０ ８年 ２月 ，冷 油器 出现 了
管壳式换热器的失效分析
２ 换 热 器 的 失 效 特 征 及 腐 蚀 产 物 分 析
对换热器 的腐蚀 管束进行外 观检查发现 ： 段 管
无 变形 ， 面粗 糙 均存 在黑 色 和红 褐色 垢 物 ， 以 表 可
此， 对管壳 式换 热器 进行 防腐 问题 的研 究 ， 防止换
热 器过早 损坏 ， 降低 因腐 蚀 引起 的物 料 浪 费 和环
第３ ８卷
第 ５期
化
工 机
械
６５ ３
由管束 内 、 壁腐 蚀产 物 ｘ 射线 衍 射检 测 可 外 知， 外壁 腐 蚀 产 物 有 ： ｅ ｅＯ 、 １ ｉ Ｃ Ａ Ｆ Ｆ ： Ａ Ｏ 、 ａ １ 、 Ｓ Ｏ ｃ ３ １ ６ Ｃ ｅ Ｏ ５ 内壁 腐 蚀产 物 有 ： ｅ ｅＯ 、 ａＡ２ 、 ａＦ ｌ ； Ｏ ４ ＦＦ２ ４ Ｆ Ｆ １ ｉ Ｃ Ａ ｅＯ 、 ｅＡ ５ ＳＯ ａ １ 。腐 蚀 产 物 成 分 基 Ｏ 本相 同 ， 主要 为 碳 钢在 Ｈ Ｏ和 Ｏ 作 用 下 的 腐蚀 产物 ， 发现硫 化 物等有 害介 质成分 ， 未 因此 判断硫 未直接参 与 腐 蚀 。壳 程 介 质 中的 Ｃ ！ 硫 化 物 Ｏ 和 对 腐蚀有 一定 的促进 作用 。
某 汽 油 加 氢 装 置 采 用 国 产 化 的 加 氢 工 艺 技 术 ， 原 料 为 乙 烯 装 置 副 产 的 裂 解 汽 油 。先 采 用 其
的管段 ， 在距管板 约 ６５ ３ ｍｍ处 存在 明显 的台阶 ， 台 阶处非焊接连接 ， 不均 匀 腐蚀 减 薄所 致 （ １ 。 为 图 ） 在 减薄区 内下部存 在多处腐蚀孔 洞 ， 管段上 部腐蚀 较轻 。剖开清洗后 ， 内 、 管 外壁表 面无金 属光泽 ， 呈 凹凸不平 的腐蚀坑 ， 有黑 色致密垢物 。
分析管壳式换热器失效形式及处理对策
202管理及其他M anagement and other分析管壳式换热器失效形式及处理对策李 海，端木伟峰（青海盐湖镁业有限公司，青海 格尔木 816099）摘 要：对替代燃料需求的增加，炼油厂、化工厂对高温高压容器的需求，促进了近几十年来压力容器技术的发展。
在压力容器工程领域的许多进展，如断裂力学，疲劳和蠕变过程的理解，新材料等级和复合材料，焊接技术，如爆炸焊和各种有限元分析技术，如热耦合结构，瞬态热，动态模拟，如响应谱和非线性屈曲，准确评估所遇到的压力容器应力发展。
本文介绍了用分析法合理、准确地确定压力容器热疲劳分析结果符合设计要求的方法。
重点介绍了压力容器的各种失效模式、分析设计方法。
它允许工程师在设计过程中调查一系列变量，并在经济框架内对安全设计的基本要求作出重大贡献。
关键词：管壳式换热器；失效形式；处理对策中图分类号：TQ051.5 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0202-2 收稿日期：2021-03作者简介：李海，男，生于1986年，甘肃甘谷人，大专，助理工程师。
压力容器是一个封闭的容器，设计用于在与周围压力大相径庭的压力下容纳气体或液体。
工业上使用的大多数压力容器，如反应器和传热装置都是热交换器。
管壳式换热器是流程工业中应用最广泛和最普遍的基本换热器结构，具有传热面积与体积和重量之比大、结构简单、清洗方便、机械结构坚固耐用等优点[1]。
管板是管壳式换热器的关键部件。
大量的管子被用来实现所需的传热。
管子水平或垂直运行，长度也相当大。
这种管子的两端由管板支撑。
此外，管板将受到差压和温度条件影响的壳侧和管侧区域分开。
它对管子和管板造成相当多的机械和热负荷。
因此，管子与管板的连接和管板与管板的连接是换热器的关键区域，需要认真研究。
介绍了分析设计方法，重点介绍了利用应力分析的结果来评估构件的塑性破坏、局部破坏、屈曲和循环加载的详细设计过程[2]。
1 管壳式换热器失效概述1.1 研究背景压力容器主要承受压力、热力、外部管道和接管载荷、风力和地震载荷等。
浅谈炼油厂冷却器的腐蚀与对策
浅谈炼油厂冷却器的腐蚀与对策1 概况大庆石油化工公司炼油厂有48套生产装置，年原油加工能力550万吨。
有燃料油、润滑油和化肥三大生产系统。
现有列管式水冷器300多台。
多数材质为碳钢，所用的水均为重复利用的循环水。
冷却器是生产装置的关键设备之一，日常大量的故障及事故抢修，约60％左右是由于冷换设备管束腐蚀泄漏所至。
严重影响了生产装置的安全、稳定、满负荷运行。
另外，当冷却水与温度较高的介质换热时（水多数走管程），水易结水垢，形成锈垢层，增加了热阻，使换热效率严重下降，满足不了生产的需要。
所以说，合理选用冷换设备管束材料及控制方法，减少腐蚀，是我们科技人员一直关注的问题。
我厂自85年以来，针对冷换设备的腐蚀，在不同的腐蚀环境，采用不同的对策，经过多年的努力，取得了良好的效果和明显的经济效益。
2 结垢及腐蚀原因2.1 管束内壁结垢及腐蚀原因分析对于大多数冷却器水走管程，因冷却水中含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。
当冷却水流经传热的金属表面时就发生如下反应：Mg+2+HCO3-+H2O—MgCO3↓+Mg(OH)2·3MgCO3+CO2Ca+2+2HCO3__H2O+ CO2 +CaCO3↓当水中加有聚合磷酸盐作缓蚀剂时存在如下反应：3Ca+2+2PO4-2__Ca(PO4)2↓此外溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈，反应如下：2Fe+2H2O+O2—2Fe(OH)2 ↓反应的结果在传热面上逐渐结垢，同时伴随铁锈的生成。
当冷却器运行时，由于垢层的影响，换热效果严重降低。
有的个别管束使用不到一年换热管内已被堵死。
另外，由于水垢的存在，易造成管内壁的垢下腐蚀，使管束的使用寿命下降。
水对金属表面的腐蚀主要为电化学腐蚀，在腐蚀电池中阴极反应主要是氧的还原，阳极反应则是铁的溶解。
碳钢在水中发生的腐蚀反应为：阳极反应：2Fe--2Fe+2 + 4e阴极反应：O2 + 2H2O + 4e—4OH-总反应：2Fe+2H2O+ O2--2Fe(OH)2↓在腐蚀时，铁生成氢氧化铁从溶液中沉淀出来。
如何解决壳程水冷却器的腐蚀和沉积问题
如何解决壳程水冷却器的腐蚀和沉积问题?
根据一些工厂的经验，综合起来有以下几种方法。
(1)空气扰动在壳程水冷却器的滞流区增添空气管，定期地通以压缩空气(或氮气),空气扰动的结果，可以将沉积下的黏泥和污泥随水流带出，特别在夏季微生物黏泥增多时，此法效果明显。
(2)涂料保护由于化学处理技术不能彻底解决壳程水冷却器的腐
蚀问题，因此有不少厂使用涂料保护方法已取得良好的效果。
性能好的涂料不仅具有良好的防腐作用，而且由于涂料表面光洁，故不易形成污泥和黏泥的沉积。
(3)单台酸洗壳程水冷却器内的沉积和结垢不易避免，用机械方法又不能清除这些沉积物，但在停车期间采用单台酸洗可以取得很好的效果，酸洗过程因加有缓蚀剂，故腐蚀轻微不会损伤设备。
相反地，因清除沉积物后消除了垢下腐蚀的隐患，使水冷却器的寿命得以延长。
(4)注意选材壳程不锈钢水冷却器中的折流板与换热管的材质往
往不一致，两种不同材质的接触与偶合，组成宏观的电偶腐蚀电池，电位较负的为阳极，受到腐蚀，如碳钢折流板腐蚀就很严重。
故从防腐的角度来看，两者的材质最好选用一致。
工艺介质低于150℃的碳钢壳程水冷却器改为不锈钢材质也可提高寿命。
(5)消除应力设备上应力的存在是应力腐蚀的内因条件，消除应力是减少应力腐蚀的必要措施。
奥氏体不锈钢经过冷变形、加工或焊接存在内应力，水中氯离子含量过高或氯离子的富集，就可以引起材料
的应力腐蚀开裂，消除应力后可使水冷却器的寿命大大提高。
频繁地开停车，特别是突然停车，会造成非稳定的热应力与拉力，此种应力很大，为防止对不锈钢设备的损坏，保持连续稳定的操作是很有意义的。
浅析管壳式换热器腐蚀失效的原因
浅析管壳式换热器腐蚀失效的原因摘要：管壳式换热器是目前炼油化工及其他行业生产上应用最广的一种换热器。
其运行寿命的长短直接影响到炼油、化工工艺的效率及日常维修成本的高低。
并且随着管壳式换热器的大量应用，因换热器的构造、材质、使用条件和冷却水质等因素的不同，经常导致管束、管口、管板处的腐蚀泄漏问题，严重影响了装置平稳运行及安全生产。
泄漏物进入循环冷却水系统中，不但污染了循环水质，而且又造成物料浪费，严重时还会导致更严重的事故。
本文通过对管壳式换热器最容易发生腐蚀泄漏的两大部位进行浅显的分析，总结了一些腐蚀泄漏原因，希望能对现场的设备管理提供些许帮助。
关键词：管壳式换热器；腐蚀失效；化学腐蚀；电化学腐蚀；垢下腐蚀1、简述管壳式换热器主要由壳体、管板、传热管、管箱、折流挡板等组成。
所需材质可分别采用普通碳钢、紫铜、不锈钢及特殊材质制作[3]。
管壳式换热器结构及工作原理如图1所示：在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入在管内流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程[2]。
管壳式换热器的泄漏失效大多数发生在管板和传热管上，失效的原因往往与腐蚀息息相关。
下面将主要从管板和传热管这两个部位受到的腐蚀问题进行重点阐述、分析原因。
（图1）2、管板腐蚀失效原因分析管壳式换热器管板的泄漏失效大多是腐蚀造成的，腐蚀形式基本有两种：电化学腐蚀和化学腐蚀。
列管式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。
使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。
这就是我们常说的电化学腐蚀[1]。
研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用[5]。
另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。
零件失效分析作业不锈钢管点蚀
304不锈钢管的点蚀失效案例分析窦建城一、案例介绍本案例讨论的是某食品机械公司的一套管壳式冷凝器，其中空心冷却管材质均为304不锈钢。
使用一段时间后，发现有多根冷却管在焊缝处或者管材本身发生点蚀现象，点蚀孔穿透管材本身，孔的形状为不规则圆形，半径≤3mm。
冷却管中所通的冷却液为无色透明状，管材外壁光亮如新，但是管材内壁有大量浅黄色沉积物。
经现场用硝酸银溶液（AgNO3）对工作时流经管内的冷却液进行滴定，明显产生大量的白色AgCl沉淀，由此可以证明工作环境中氯离子的存在。
为了证明CL-离子对304不锈钢的腐蚀作用进行了一系列的实验。
二、304不锈钢介绍304不锈钢（是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。
耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于650℃。
304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。
对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。
对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
三、宏观形貌对该304不锈钢管腐蚀样品进行宏观检查，样品表面光亮，直径φ15mm的空心圆柱，但在管材中部以及侧断面有明显的点蚀现象，点蚀孔穿透管材本身，孔的形状为不规则圆形，半径≤3mm。
图1 304不锈钢管外观形貌四、金相与X射线荧光能谱仪分析1.金相分析将该样品切割为20mm的长度的试样，并将圆柱表面压平，方便进行金相显微镜观察，首先借助砂纸除去试样表面的杂物，再使用金相砂纸对试样逐级抛光，用无水乙醇对抛光表面清洗，烘干后，用王水腐蚀。
最后用金相显微镜观察样品点蚀孔处的显微组织，并通过对304不锈钢的金相分析，来研究是否也存在应力腐蚀裂纹。
图2为试样表面所拍金相照片，可以明显的看到试样表面存在多个黑色点蚀孔。
图2 试样表面金相照片2.X射线荧光能谱仪分析X射线荧光能谱仪。
是对被测试样中所含元素进行定性定量分析最为准确的仪器之一。
汽车油冷器典型失效分析
汽车油冷器典型失效分析徐强;金喆民;顾国荣;刘欣;王文东【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2017(46)5【摘要】目的分析汽车机油冷却器的典型缺陷,寻找其产生的根本原因,制定相应的措施,从而避免此类问题的再次发生。
方法通过对失效车辆的分布进行统计分析,锁定失效车辆的范围。
使用扫描电子显微镜对失效部位的微观结构进行观察,通过能谱仪对腐蚀部位周围的腐蚀产物进行分析,发现其主要成分为Al_2O_3,并且发现了Cl^-。
结合前人的腐蚀理论,并对比分析,确定腐蚀主要是由于Cl^-的穿透作用导致的孔蚀。
通过对防冻液进行统计分析,并对当时防冻液样品中Cl^-的含量进行检测,确定腐蚀元素的来源为防冻液。
通过分析防冻液的混合工艺,现场检查油库的应急操作,并且进行模拟实验,可以确定由于油库人员的操作不当导致消毒液中的Cl^-被大量引入储水罐的混合用水中,最终使加注的防冻液带有强烈的腐蚀性。
结果防冻液的混合用水中Cl^-的含量远高于正常水平。
结论防冻液的混合用水中Cl^-含量过高,导致铝合金表面钝化膜被穿透,最终形成了典型的铝合金孔蚀失效。
【总页数】5页(P244-248)【关键词】机油冷却器;铝合金腐蚀;孔蚀;氯离子;防冻液;混合用水【作者】徐强;金喆民;顾国荣;刘欣;王文东【作者单位】一汽-大众汽车有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG172;U464.13【相关文献】1.汽车发动机油冷器管板钎焊接头失效分析 [J], 何鹏;宋昌宝;林铁松;夏丽春;冯宗会;周益明2.冷油器白铜管腐蚀失效实例分析 [J], 郭新良;何程3.反应产物-冷混氢油热交换器换热管失效分析 [J], 席鹏;汪小成;卢雪梅;侯立强;李晓婷;费学智;孟祥;张旭杰4.电厂冷油器铜管腐蚀失效分析 [J], 宋云京;石文华5.水力发电机冷油器铜管的腐蚀失效分析 [J], 王丽阁;陈心;王恩泽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
稳定塔顶冷却器腐蚀失效分析和防护措施
由于介质中 CN 的存在, 生成络合离子 Fe ( CN) 6 , 加速腐蚀反应的进行 :
42 F eS + 6CN Fe ( CN ) 6 + S F e( CN) 46 与铁继续反应生成亚铁氰化亚铁 :
-
4-
2Fe+ F e 6〕 ↓
钢在 H 2S 水溶液中发生下面电化学反应: 2+ 阳极反应: Fe Fe + 2e 二次反应过程: Fe 2+ + S 2 或 Fe + HS 阴极反应: 2H + 2e
+ 2+ -
F eS F eS ↓+ H 2H
+
H2 ↑
→ 2H ( 渗透 ) 由上述分析可以看出 , 在该系统 H 2 S 是促进冷 却器 10 号钢管腐蚀的主要因素。 图 5 中管外壁表面 锈层分析出 FeS , 证实了上述看法, 即腐蚀归因于 10 号钢管同硫化物的电化学反应。 通常 , H 2 S 和铁生成的 FeS, 引起全面腐蚀。 在 pH 值大于 6 时 , 能覆盖在钢的表面 , 有较好的防护 性能 , 其腐蚀率随着时间的推移而有所下降。 但是 ,
( a) 管外壁
图 1 冷却器管束腐蚀形貌
( b) 管内壁
图 3 冷却器换热管内外壁扫描电镜照片 图 2 冷却器换热管外壁金相 显微照片 ( 400 倍 )
2. 3 扫描电镜观察 图 3 示出稳定塔顶冷却器 10 号钢换热管外壁 和内壁表面扫描电镜照片。由图 3 可见, 管外壁表 面锈层粗大、 疏松, 并出现许多粗糙而曲折的裂纹。 这说明 , 冷却器管外壁高温部由于腐蚀局部溃烂损 伤。管内锈层呈絮状大颗粒 , 腐蚀产物疏松, 不连 续分布 , 呈现出均匀腐蚀特征。通过上述分析可以 得知, 管外壁腐蚀比管内壁严重, 且出现了裂纹; 同 时管束的高温部比低温部锈蚀严重, 即随着腐蚀环 境温度的提高 , 使管束损伤进一步恶化。 2. 4 物理测试结果 图 4 示 出 管外 壁 和 内壁 表 面电 子 能 谱分 析 ( EDX) 结果。虽然管外壁表层主要由 Fe, S, O 等 元素组成 , 而 S 元素的峰值骤然增大。 这充分说明, 在高温环境中管外壁遭受硫化物的腐蚀; 管内壁表 面则主要是由 F e, O 和 Cl 元素构成。值得指出的 是 , 高温部管内壁表面锈层中 Cl 元素峰值高。 显然, 海水中的 Cl 元素参与了冷却装置钢管的腐蚀历程。
1000 MW级核电汽轮机润滑油 冷却器密封失效分析与改进
1000 MW级核电汽轮机润滑油冷却器密封失效分析与改进摘要：本文介绍了某核电厂1000MW级汽轮机组投产运行后，在第一个循环周期内多台润滑油管壳式冷却器先后出现漏油异常，不仅威胁着机组安全稳定运行，而且漏油还存在火灾隐患，在机组大修中通过对冷却器泄漏故障的排查分析，确认原因为冷却器活动管板处密封失效所致，结合该种冷却器结构特点，对其密封结构进行了变更改进处理，各冷却器在改进处理后再次投运均未再出现泄漏异常，同时将改进方案反馈给工程安装中的机组，后续机组投产后冷却器运行正常。
关键词：汽轮机；冷却器；泄漏；密封；失效；改进0.引言某核电厂1000MW级汽轮机润滑油系统采用的是管壳式冷却器，用于冷却汽轮机轴承润滑油，它以电厂闭式冷却水作为冷却介质，带走汽轮机运转时传递给润滑油的热，每台机组设计安装有两台润滑油冷却器，机组正常运行期间，一台运行，一台备用。
两台冷却器之间有充油平衡阀，既可在线无扰流切换运行，当冷却器水侧冷却介质温度超过设计值引起油侧出口母管油温超过最高允许温度时，还可两台冷却器同时投运提高冷却器效率，满足润滑油系统供油要求。
另在冷却器油侧出口母管上设置了一台自动温度控制阀，控制通过冷却器油流量与旁路油流量的混合比，保证进入汽轮机各轴承的润滑油温度保持在正常的43~54℃范围内。
1.冷却器结构介绍1.1整体结构说明某核电厂汽轮机润滑油冷却器结构示意图见图1，冷却器主要部件有上水室、筒体、下水室、管束、活动管板密封组件等组成。
两台冷却器立式双列布置，油侧进出管法兰直接与切换阀法兰相连，水侧进出管通过管道与冷却介质上下游隔离阀相连，管壳式结构，壳侧走油，管侧走水。
管束是冷却器的核心部件，用来进行热量交换，一台冷却器装一套圆筒形的管束，管束安装在筒体内，由2058根Φ20*0.9mm的冷却管（不锈钢材质）及两端的固定管板、活动管板组成，冷却管两端与管板胀接后，再与管板密封焊固定。
固定管板通过螺栓被筒体下法兰与下水室法兰固定住，筒体法兰侧为耐油O圈静密封、下水室法兰侧为耐水垫片静密封，固定管板是管束热胀冷缩在轴向上的膨胀死点；活动管板无固定，可以沿筒体轴线方向自由膨胀与缩收。
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T2 紫 铜 中 的 合 金 元 素 以 及 杂 质 含 量 较 少 ，含 铜 量 可 达 99.90%以 上 ，其 优 良 的 导 热 性 、延展性和 焊 接 性 使 得 T2 紫铜广泛用于机油冷却器中的冷却 管 。一 般 情 况 下 ，T2 紫 铜 表 面 在 空 气 中 会 快 速 形 成 一 层 C6 0 保 护 膜 ，因此在大气中具有较好的耐 蚀性。
汽 车 发 动 机 工 作 温 度 较 高 ，冷 却 液 蒸 发 较 快 ， 很多时候用户会无意间加人与冷却系统材料不匹 配 的 冷 却 液 ，有 些 用 户 还 会 直 接 加 人 自 来 水 或 者 河 水 ，导 致 冷 却 液 中 离 子 含 量 大 大 增 加 而 使 其 腐 蚀 性 增 强 。某 柴 油 车 行 驶 半 年 后 ，发 生 发 动 机 油 、 水 混 合 现 象 （即 机 油 与 冷 却 液 相 互 混 合 ），造成发
2017年 第 11期
(a )管板与冷却管连接处
（0 冷却管腐蚀区域
含量 >0.030 <0.02
余量
! 采 用 牛 津 公 司 的 能 谱 仪 (EDS)分 析 腐 蚀 产 物的成分；
"采 用 离 子 色 谱 法 检 测 防 冻 液 中 氯 化 物 、硫酸 盐以及硝酸盐等的含量。
# 在腐蚀区域取样并用环氧树脂进行镶嵌，依 次 用 200号 、1 000号 和 2 0 0 0 号 水 磨 砂 纸 打 磨 、拋 光 截 面 ，然 后 用 莱 卡 公 司 的 LEICA DMI5000M倒置 金 相 显 微 镜 观 察 T2 紫 铜 管 截 面 的 腐 蚀 形 貌 ，进一 步确认冷却管的腐蚀类型。
4 试验结果
4 1 宏观分析 对管壳式机油冷却器两端的水室进行解剖分
析 ，发 现 进 水 口 的 管 板 与 冷 却 管 连 接 处 发 生 了 严 重 腐 蚀 （图 2 ) ，图 2a 为 管 板 与 冷 却 管 连 接 处 的 总 体 形 貌 照 片 ，从 中 看 出 无 论 进 水 口 还 是 出 水 口 的 管 板 表 面 都 沉 积 有 黄 绿 色 物 质 ；图 2b 为 图 2a 中方 框 区 域 的 放 大 照 片 ，可 以 看 到 冷 却 管 和 管 板 都 发
3 试验方法
! 通 过 FEI公 司 的 扫描电子显微镜(SEM)观察
44 | 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
2017年 第 11期
生
腐蚀区域的表面形貌，初步判断腐蚀类型;
生了不同程度的腐蚀。
( 外 壳 体 2-冷 却 管 3- 管 板 5 水 室 5- 钎 焊 焊 缝 6- 出油口 7- 进 油口 8-进水口 9- 出水口
2 管壳式机油冷却器的结构
管 壳 式 机 油 冷 却 器 主 要 由 外 壳 体 ，进 、出水 口，管 板 、冷 却 管 以 及 水 室 等 组 成 （图 1)。其中冷 却 管 的 材 料 为 符 合 GB/T 5231-2012《加 工 铜 及 铜 合 金 牌 号 和 化 学 成 分 》要 求 的 T2 紫 铜 （成 分 见 表 1 ) ，管 板 材 料 为 Stl4 碳 钢 （成 分 见 表 2 ) 。冷却管与 管 板 采 用 火 焰 钎 焊 工 艺 （温 度 760 ; 左 右 ）进行连 接 ，钎 焊 填 充 料 为 BCu90PS= 铜 锡 磷 钎 料 ，该钎料 含 有 9 0 % 的 Cu、6.5%的 P 以 及 3.5%的 S= 。
作 者 简 介 ：周 孝 侠 （1989— ) ，工 程 师 ，学士 学 位 ，主要从事汽车热 交换器材料腐蚀与防护研究工作。
动 机 因 过 热 而 拉 缸 报 废 。对冷却系统进行密封性 检 查 后 发 现 管 壳 式 机 油 冷 却 器 发 生 泄 漏 ，进一步 解剖机油冷却器后发现内部T2 紫铜管已经发生腐 蚀 穿 孔 。为 此 ，开展了有关试验分析工作。
生
戸
#
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发动机管売式机油冷却器腐蚀失效分析
周孝侠1 陆青松1 梅长兴1 陈韬1 韩琦1 王凯2 周兴汶2
(1.浙 江 银 轮 机 械 股 份 有 限 公 司 ，台 州 317200-.南 昌 航 空 大 学 ，南 昌 330063)
摘 要 ：为 解 决 发 动 机 管 壳 式 机 油 冷 却 器 运 行 半 年 后 出 现 的 T2 紫 铜 管 泄 漏 问 题 ，利 用 体 视 显 微 镜 观 察 腐 蚀 区 域 的 宏 观 形 貌 ，利 用 SEM和 EDS观 察 腐 蚀 区 域 表 面 的 微 观 形 貌 、分 析 腐 蚀 产 物 成 分 ，利 用 金 相 显 微 镜 观 察 腐 蚀 区 域 的 截 面 ，分 析 腐 蚀 在 材 料 内 部 的 发 展 路 径 ，采 用 离 子 色 谱 法 对 失 效 冷 却 器 上 残 留 的 冷 却 液 的 成 分 及 含 量 进 行 了 检 测 。结 果 表 明 ，T2 紫 铜 管 内 壁 出 现 了 明 显 的 晶 间 腐 蚀 ，由 于 晶 粒 不 断 被 腐 蚀 而 脱 落 ，形 成 穿 孔 最 终 导 致 了 泄 漏 ；失 效 冷 却 器 上 残 留 冷 却 液 中 C( S0 42 浓 度 异 常 增 高 ，在 被 腐 蚀 的 晶 间 同 样 发 现 有 S 元 素 和 C1元 素 ，由 此 判 断 冷 却 液 中 的 c r 和 SO+ 是 导 致 T2 紫 铜 管 发 生 腐 蚀 的 主 要 原 因 。
图 1 管壳式换热器结构
成分 Cu+Ag
Bi Sb As
T2 紫铜的成分
含量 <99.90 >0.001 > 0.002 >0.002
成分 Fe Pb S
含量 >0.005 >0.005 >0.005
成分 C Mn S
2 S tl4 碳钢的成分
含量 >0.080 >0.40 >0.030
成分 P A1 Fe