鎳基合金625換熱管抗晶間腐蝕試驗

近年來，在換熱器設(shè)計過程中，為提高工作效率同時降低生產(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)的流動狀態(tài)為螺旋流，即使管程為高粘度流體或流速較低時，也會獲得很高湍流度，這不但能達到強化管殼程傳熱性能的作用，同時也提高了換熱效率。

由于扭曲管之間的多點自支撐結(jié)構(gòu)，省去了折流板，實現(xiàn)了縱向流，流動分布和流速比較均勻，沒有流動死區(qū)，使得殼層壓降降低，并消除了換熱管的震動問題，降低了結(jié)垢的可能性。從而延長了維修周期，減少了維修費用和投資成本。然而在實際投產(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加速整個換熱設(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，加強換熱管的抗晶間腐蝕能力具有重要的實際意義。

扭曲管雖然具有高效性，但是對于管內(nèi)的湍流介質(zhì)而言，流動過程中受到的阻力較大，長此以往必然會加速換熱管的腐蝕，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)ド钊胙芯俊Ｒ虼?，科研人員選擇鎳基合金625，它是以鉬、鈮為主要強化元素的固溶強化型鎳基變形高溫合金，較高的鎳、鉻含量加強了合金耐蝕性，通過硫酸鐵-硫酸晶間腐蝕試驗，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。

試驗參照GB/T15260-1994中硫酸鐵-硫酸的試驗方法，采用的試驗溶液為標(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，用電爐加熱試驗溶液，待其沸騰后開始計時，因其含鉻量大于18%，故要連續(xù)煮沸120h。作為對比試驗研究，試驗分別選用3個圓型換熱管試樣與3個扭曲型換熱管試樣在相同條件下同時進行。

通過對鎳基合金625圓管和扭曲管進行的晶間腐蝕試驗，得到了它們在硫酸鐵-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。

扭曲型換熱管在強化換熱器管殼程傳熱性能及提高換熱效率的同時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)計生產(chǎn)中推薦使用鎳基合金625扭曲管代替圓管。

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