鎳基合金625換熱管抗晶間腐蝕試驗(yàn)

近年來，在換熱器設(shè)計(jì)過程中，為提高工作效率同時(shí)降低生產(chǎn)成本，選擇用扭曲型換熱管代替圓型換熱管。扭曲管的外型為螺旋扭曲狀，截面呈橢圓型，這種管型就使介質(zhì)在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)為螺旋流，即使管程為高粘度流體或流速較低時(shí)，也會(huì)獲得很高湍流度，這不但能達(dá)到強(qiáng)化管殼程傳熱性能的作用，同時(shí)也提高了換熱效率。

由于扭曲管之間的多點(diǎn)自支撐結(jié)構(gòu)，省去了折流板，實(shí)現(xiàn)了縱向流，流動(dòng)分布和流速比較均勻，沒有流動(dòng)死區(qū)，使得殼層壓降降低，并消除了換熱管的震動(dòng)問題，降低了結(jié)垢的可能性。從而延長(zhǎng)了維修周期，減少了維修費(fèi)用和投資成本。然而在實(shí)際投產(chǎn)后，主要應(yīng)用于石油化工行業(yè)中的換熱器要面臨高溫、高壓和腐蝕介質(zhì)等苛刻條件，換熱管的腐蝕必然會(huì)加速整個(gè)換熱設(shè)備的損壞，其中晶間腐蝕就易發(fā)生腐蝕形式之一，這種現(xiàn)象通常發(fā)生在金屬或合金的晶界和晶界附近區(qū)域。因此，加強(qiáng)換熱管的抗晶間腐蝕能力具有重要的實(shí)際意義。

扭曲管雖然具有高效性，但是對(duì)于管內(nèi)的湍流介質(zhì)而言，流動(dòng)過程中受到的阻力較大，長(zhǎng)此以往必然會(huì)加速換熱管的腐蝕，由此可推斷出扭曲型換熱管的抗晶間腐蝕性能也許不及圓管。那么在實(shí)際應(yīng)用過程中，如何既能保證換熱設(shè)備的高效性又可提高換熱管的耐蝕性就值得我們?nèi)ド钊胙芯?。因此，科研人員選擇鎳基合金625，它是以鉬、鈮為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，較高的鎳、鉻含量加強(qiáng)了合金耐蝕性，通過硫酸鐵-硫酸晶間腐蝕試驗(yàn)，研究分析了扭曲型換熱管和圓型換熱管的抗晶間腐蝕能力。

試驗(yàn)參照GB/T15260-1994中硫酸鐵-硫酸的試驗(yàn)方法，采用的試驗(yàn)溶液為標(biāo)準(zhǔn)的GB/T15260-1994硫酸鐵-硫酸溶液，即在600mL、50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硫酸水溶液中加入25g硫酸鐵配制而成。

為對(duì)比分析扭曲型換熱管與圓型換熱管在抗晶間腐蝕過程中的差異，試驗(yàn)用的試樣表面均無可見的剝層、裂紋及尖銳壓坑等缺陷，且外觀規(guī)整、無褶皺等現(xiàn)象。將試樣放入磨口燒瓶后再倒入試驗(yàn)溶液，在磨口燒瓶的頂部放上蛇形管冷凝器，通入冷水，用電爐加熱試驗(yàn)溶液，待其沸騰后開始計(jì)時(shí)，因其含鉻量大于18%，故要連續(xù)煮沸120h。作為對(duì)比試驗(yàn)研究，試驗(yàn)分別選用3個(gè)圓型換熱管試樣與3個(gè)扭曲型換熱管試樣在相同條件下同時(shí)進(jìn)行。

通過對(duì)鎳基合金625圓管和扭曲管進(jìn)行的晶間腐蝕試驗(yàn)，得到了它們?cè)诹蛩徼F-硫酸溶液中腐蝕120h后的晶間腐蝕結(jié)果：從試樣表面來看，扭曲管與圓管的表面都有不同程度的被腐蝕跡象，全部集中在管的上下表面，但被腐蝕程度都不大，側(cè)面和里面宏觀上看不出被腐蝕的痕跡。通過失重法計(jì)算，圓管的平均腐蝕速率為0.247g/(m2·h)，而扭曲管的平均腐蝕速率為0.217g/(m2·h)，即扭曲管的抗晶間腐蝕能力略優(yōu)于圓管。

通過掃描電鏡在分別放大150、500倍時(shí)觀察其上下表面腐蝕形貌，可看出，雖然二者表面都有被腐蝕的情況，但在相同試驗(yàn)條件下，圓管表面的蝕坑較多。這也說明了扭曲型換熱管的耐晶間腐蝕性能優(yōu)于圓管。

扭曲型換熱管在強(qiáng)化換熱器管殼程傳熱性能及提高換熱效率的同時(shí)降低了同等換熱面積下?lián)Q熱器的生產(chǎn)成本，并且在換熱設(shè)備的使用過程中，扭曲管還具有較好的抗晶間腐蝕性能。因此，在換熱器設(shè)計(jì)生產(chǎn)中推薦使用鎳基合金625扭曲管代替圓管。

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