316L不锈钢板式换热器泄漏原因

吴建华, 李平平, 李玉新, 吴 特

(1.中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司, 常州 213011；2.中国铁路武汉局集团有限公司 江安机务段， 武汉 430301)

板式换热器是由许多波纹形的传热板片按一定间隔、通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备，工作过程中，相邻通道中两种不同流体形成的逆流或顺流通过板片进行热量的交换[1]。板式换热器具有换热效率高、物料流阻损失小、结构紧凑、温度控制灵敏、操作弹性大、装拆方便、使用寿命长等特点。目前板片通常采用奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金等材料经冷冲压成形制备[2-6]。

某厂生产的板式换热器材料为316L不锈钢，热侧为高温水蒸气(200～300 ℃)，冷侧为质量分数为3%的NaOH(20～100 ℃)，设计寿命为30 a(年)，在使用约半年后陆续出现小批量泄漏事故。为找到该批次板式换热器的泄漏原因，笔者对其进行了理化检验及分析，并提出了有效的改进和预防措施。

1 理化检验

1.1 宏观分析

图1为泄漏板片的宏观形貌，可见泄漏位于板片冷冲压成形过程中变形最大的波峰和波谷处，且泄漏处有裂纹和凹坑存在，部分裂纹局部穿过凹坑。泄漏部位及周围未见明显塑性变形、磕碰擦伤等异常损伤情况，裂纹表现为脆性开裂特征。

图1 泄漏板片宏观形貌Fig.1 Macro morphology of leakage plate：a) overall morphology; b) leakage position morphology at wave crest and wave trough

1.2 扫描电镜和能谱分析

在图1b)箭头所指部位取样清洗后用扫描电镜进行表面形貌分析，并用能谱仪进行微区成分分析。图2为试样表面泄漏部位的低倍微观形貌，可见网状裂纹和凹坑，裂纹呈分叉状穿过部分凹坑，整体与宏观形貌一致。……