【正文】 用板式換熱器 附錄A》（表135）表135例3 ISO 6448:1985 《Rubber seals——Joint rings used for petroleum product supply pipes and fittings——Specification for materials》（摘要）（表 136）表136例4 ISO 15547：2000（E）《Petroleum and natural gas industries——Plate heat exchangers》（摘要）⑴ 墊片材料應根據(jù)工藝用途選擇，供方應提供有關墊片材料及其操作限制的詳細資料，包括預期的墊片使用壽命在內(nèi)；⑵ 對于可能導致墊片溶脹的工況（例如，介質(zhì)為碳氫化合物），為便于維修，應優(yōu)先選擇粘貼式墊片；⑶ 如果供方缺乏墊片用于某一工況的使用經(jīng)驗，則該墊片應進行浸泡試驗，以便確定其溶脹性、硬度和對化學侵蝕的敏感性。我國常用邵爾（A）硬度,而國外常用IRHD(國際橡膠硬度單位)；在30度~80度范圍內(nèi),兩者基本上相同。硬度是衡量橡膠制品硫化程度好壞的指標之一,對墊片的耐溫性能有一定影響。橡膠經(jīng)老化（時效）處理后,其物理性能變化程度對墊片的耐溫能力和使用壽命有明顯影響。表133 溫度和時間對橡膠壓縮永久變形率的影響撕裂強度反映了墊片對缺口的敏感性和在承受一定的壓力下,抗開裂的能力。在生膠一定的前提下,主要取決于硫化劑的類型與最佳量的配方。在允許的使用溫度下,其值越小,彈性恢復性能越好,對墊片的密封性能和平均壽命越有利。為此,保證墊片高溫下的物理性能非常重要。但是,短時間超溫,影響不大。一般,在推薦的橡膠墊片最高使用溫度下,連續(xù)使用的平均壽命約為兩年。通常，硫化—,溫度為 160~185℃，時間為3~15min,視膠種而異；為了提高生產(chǎn)能力，硫化—模壓后的橡膠墊片尚應靜置于烘箱內(nèi)，在均勻的溫度下，保溫一定的時間，最終完成硫化過程。橡膠是一種高分子聚合物，由生膠、硫化劑、填充劑、防老劑、加工助劑和稀釋劑等組成。三、密封墊片用材料密封墊片是主要零件中最薄弱的環(huán)節(jié),其質(zhì)量好壞對產(chǎn)品的耐溫與耐壓性能、平均使用壽命、可靠性以及適用范圍等均有明顯影響。其中, 59合金的耐蝕性最好。PRE為76,與C2000相同。④ 59合金：化學成分與C2000比較,除了Ni含量稍高(59％),且低Fe,無Cu、W外,其余基本上相同。但是,對于濃度≥70％的硫酸,耐蝕性不如C276。③ C2000合金：一種二十世紀90年代研發(fā)的鎳基合金,價格與C276相近,是以上材料中耐腐蝕性能最好者之一。價格與C276相差不多。例如,適用于濃度大于96％~99％、溫度≤150℃、氧化硫含量小于200 mg/L的硫酸；熱的海水；濃度≤50％、沸騰的強腐蝕性溶液；濃度≤85％、溫度≤150℃的磷酸等。② 33合金：一種完全奧氏體化的鉻基高級不銹鋼，其耐蝕性可與Inconel 625等一些NiCrMo合金媲美。在許多介質(zhì)中的耐蝕性比904L更好；在濃度20％~80％、溫度60℃~100℃的硫酸中,耐蝕性能甚至超過 C276。PRE為52。它的耐蝕性能與價格介于C276和Inconel 825之間。Inconel是the International Nickel 。但是,不適用于濃硫酸、鹽酸和硝酸，而且對汞（有時作為雜質(zhì)存在）的侵蝕很敏感。在濃度80％以下、溫度不高于50℃~100℃非充氣的硫酸,濃度50％以下、溫度100℃以下的HF酸,醋酸和苛性堿等介質(zhì)中,耐蝕性良好。C22正被90年代幾種新的C族合金（如C5C2000等）逐步取代。PRE為65。性能類似于C276，但Cr含量更高，而Mo、Mn、S、P含量稍低。Hastelloy C22 這是一種昂貴的超低碳Ni（57％）Cr（22％）Mo（13％）合金—也是C族鎳基合金之一。國外，20世紀60年代開始生產(chǎn)，具有良好的耐蝕性：在低PH介質(zhì)中幾乎不受Cl—的影響；對各種濃度的硫酸耐蝕性極好，是可用于熱濃硫酸的少數(shù)幾種材料之一；廣泛用于有機酸（如甲酸、醋酸）、高溫HF酸和一定濃度的鹽酸（＜40％）、磷酸(≤50％)；氯化物、氟化物和有機溶劑（如甲醇、乙醇）。Hastelloy C276這是一種昂貴的超低碳Ni（57％） Cr（16％） Mo（16％）合金— C族鎳基合金中的主要品種。主要用于高濃度（50％~70％）、高溫（可至沸點）的苛性堿溶液（NaOH、KOH等）。此外，由于鈦及鈦合金的抗拉強度低（σb≥240MPa）,對蠕變很敏感，故在板片夾緊力過大,或橡膠墊片產(chǎn)生溶漲的工況下，易使墊片槽變形；同時,其塑性較差（δ5≥18％或24％）、屈強比較高(σs /σb ≥~)，沖壓成型時容易壓裂, 故在板片和模具的結構設計方面應適當考慮。此外,尚可用于濃度≤10％、溫度≤70℃的稀硫酸。鈦鈀合金這是添加了鈀(％~％)的非合金化鈦，因而明顯改善了鈦在酸類介質(zhì)（尤其是條件不太苛刻的工況）中的耐蝕性。在高溫(120℃以上)的某些濃氯化物溶液（如PH＞氯化物濃度＞200mg/L的廢水）中，也可能引起縫隙腐蝕或應力腐蝕；此時,應選用鈦－鈀合金。一般,可用于135℃以下的海水和165℃以下各種濃度的鹽水(NaCl)：鈦在沸點以下的有機酸（如濃硝酸、濃碳酸等）和稀堿液中,耐蝕性能也良好。鈦非合金化鈦，重量輕，能自然生成鈍化保護膜（Ti2O3），且如果一旦被破壞，具有“自愈性”，故耐蝕性比不銹鋼好，是適合含氯介質(zhì) （Cl—濃度＞200 mg/L，溫度≤130℃）的典型材料。此外,沖壓性能也不太好,故不是板片常用的材料。適用于低溫下各種濃度的硫酸；在濃度為50％~70％的苛性堿（如NaOH）溶液中,具有良好的耐蝕性,不產(chǎn)生應力腐蝕開裂。⑩ Incoloy 825這是一種Ni（40％）–Cr（22％）–Mo（3％）高級不銹鋼。 可用于80 ℃以下的濃硫酸（濃度90~98％），年腐蝕率≤。⑨ RS2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼這是一種國產(chǎn)的Cr–Ni–MoCu不銹鋼。⑧ Avesta 654 SMO高級不銹鋼這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO 的超低碳高級不銹鋼,耐氯化物腐蝕的性能比254 SMO更好,可用于冷的海水。在含氯介質(zhì)中的適用條件,見表511。PRE為36。由于Cr、Ni、Mo含量較高，故具有良好的耐應力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕性能。PRE為30。⑤ 317型不銹鋼適合要求比316型使用壽命更長的工況。由于含碳量更低（≤％），故可焊性和焊后的耐蝕性也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。PRE為25。但是,不宜用于硫酸。③ 316型不銹鋼適用于一般的有機和無機介質(zhì)。② 304L型不銹鋼耐蝕性和用途與304型基本相同。在含氯水溶液中的適用條件,見表134。例如，濃度＜30％、溫度≤100℃或濃度≥30％、溫度＜50℃的硝酸；溫度≤100℃的各種濃度的碳酸、氨水和醇類。 ⑷ 板片常用材料的特點及適用條件① 304型不銹鋼這是最廉價、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業(yè)設備）。例如，應避免將含氯的墊片或膠粘劑（如氯丁橡膠或以其為溶質(zhì)的膠粘劑）與不銹鋼板片組配,或者將氟橡膠、聚四氟乙烯（PTFE）墊片與鈦板板片組配；④ 一般，硫酸可選用鎳及鎳基合金；鹽酸、硝酸和稀硫酸(濃度70％以下)等可選用鈦—鈀合金；不容許接觸黑色金屬的特殊場合（如軟化飲用水），或要求耐磨蝕的場合，可選用銅及銅合金；⑤ 常用的評價材料耐蝕性好壞的指標之一是“耐局部腐蝕當量PRE”（Pitting Resistance Equivalent）。但是，Ni含量越高，耐蝕性將降低（因生成低熔點NiS）,可能引起硫化物應力腐蝕開裂。表131 幾種不銹鋼在含氯(Cl—)水溶液中的適用條件注：不含氣體、PH值為7(即中性)、流動的含氯水溶液。一般情況下,介質(zhì)中Cl—濃度＜200 mg/L(ppm)時, 可選用316（溫度60℃下，最高Cl—濃度可達 300 mg/L，溫度120℃下，僅80 mg/L）或304（溫度60℃下，最高Cl—濃度僅 50mg/L）型不銹鋼；Cl—濃度≥200mg/L時,宜選用高級不銹鋼或鈦及鈦合金。但是,含鹵素離子(尤其是Cl—)的液體(例如,鹽水、鹽酸、含碘或含氯的消毒液等),對鈍化膜有破壞作用,從而可加劇腐蝕。介質(zhì)的腐蝕性除取決于其成分外，主要同它的濃度或溫度（成正比）、pH值（成反比）、含氧量（成正比），以及流速（成正比）等有關。⑶ 常見介質(zhì)的腐蝕性和合理選材的基本原則通常，氯化物對于不銹鋼,氟化物對于鈦,均容易產(chǎn)生應力腐蝕；含氮介質(zhì)（如氨和胺）對銅有腐蝕性。有關各種合金元素的影響詳見表130。以上幾種腐蝕失效中，CrNi奧氏體不銹鋼的應力腐蝕開裂約占50％，點蝕和縫隙腐蝕共約占20％，所以最危險、最常見。例如,板片選材不當,或使用期過長,超過了允許使用壽命；⑥ 其他腐蝕失效：主要有露點腐蝕、磨蝕 、微生物腐蝕等。例如,板片壓制成型時將產(chǎn)生殘余內(nèi)應力，若與介質(zhì)中的鹵素離子（如Cl 、F 等離子）或H2S接觸可能引起應力腐蝕開裂；④ 晶間腐蝕：起源于金屬表面并沿晶粒邊界深入到內(nèi)部的腐蝕,可導致晶粒間的結合力喪失，使材料的強度大大降低。同點蝕的主要區(qū)別是腐蝕產(chǎn)生在金屬零件的縫隙處,由于滯留介質(zhì)的電化學不均勻性而導致的。⑴ 板式換熱器可能產(chǎn)生的腐蝕失效類型① 點蝕：由“閉塞電池腐蝕”（Ocluded Cell Corrosion）作用引起的一種局部腐蝕—使局部金屬表面的鈍化膜破壞,形成尺寸小于1mm的穿孔或蝕坑。GB 70888 。GB 22284 鋼的化學分析用試樣取樣法及成品化學成分允許偏差。表128 奧氏體不銹鋼的化學成成品分析的允許偏差（%)注:JIS G 0321:2002鋼材の制品分析法びその許容變動值。表126 銅的化學成分(%)表127 板片材料的力學性能及其它要求續(xù)表127注:應保證，但模據(jù)相應的標準須在合同中指明。表124 鈦及鈦合金的化學成分(%)[3]。一般情況下，要求板片的年腐蝕率≤(管殼式換熱器≤)。表121 板式換熱器主要零部件用的材料表122 國內(nèi)外板片常用材料的牌號及其標準對照注： 1. UNS—美國金屬材料統(tǒng)一編號系統(tǒng)(Unified Numbering System)；ASTM – AISI –ASME(分別為美國材料與試驗協(xié)會、美國鋼鐵學會、美國機械工程師協(xié)會) 三種牌號的表示方法和標準實際上是一致的,材料的名稱（型號）是AISI確定的；SUS是日本工業(yè)標準委員會的牌號；2. 鋼鐵公司的注冊商標；3. AISI—the American Iron and Steel Istitute 。板片常用的材料主要有奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金和銅等四類冷軋薄板。板片的材質(zhì)對板式換熱器的性能、壽命、適用工況和板片成形質(zhì)量等均有重要的影響。本章主要介紹板片、密封墊片等零件用材料的質(zhì)量要求和適用范圍。板式換熱器主要零部件用的材料應不低于國家標準GB 16409《板式換熱器》或行業(yè)標準JB8701《制冷用板式換熱器》的規(guī)定（見表121）。板式換熱器材料質(zhì)量控制的關鍵在于確保板片、密封墊片、壓緊板、中間隔板、夾緊螺柱、管法蘭和接管等主要零件及其焊接材料的真實性和可追溯性，從而才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和安全可靠性。⑸ 在硫酸工業(yè)、制堿工業(yè)、煉油工業(yè)的冷卻過程中，板式冷卻器已取代了管殼式換熱器第三節(jié) 板式換熱器用材料材料是產(chǎn)品之本。目前已廣泛應用于上述工藝過程中，其中黑液濃縮裝置已成為定型化產(chǎn)品。過去只能采用管殼式換熱器，但堵塞之后頻繁清洗和很難清洗的缺點，促使相關行業(yè)開發(fā)新型的換熱器。在吸收式制冷機中也用它作為溶液的換熱器。蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的QH釬焊式板式換熱器不僅可節(jié)省熱泵的空間，還能降低制冷劑的成本和制冷劑的滲漏，故在熱泵機組中大量地采用 它作為蒸發(fā)器和冷凝器。熱泵機組是廣泛應用于空調(diào)系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)的關鍵裝置，這些應用場所對熱泵提出了如下要求：重量輕，體積?。ńM裝化），耐壓性能好、耐低溫性能好和具有高的密封性能等。在上述幾種工藝過程中，采用高NTU板式換熱器不僅可以取代管殼式換熱器，而且由于這種板式換熱器的NTU高，故所需換熱面積小，占地少，經(jīng)濟效益亦非常明顯。最近蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的BRH型板式換熱器的板片是波紋淺（波深約為2~)的淺密波紋板，傳熱系數(shù)約為7000w/(m2⑴ 在許多工藝過程中，兩種流體的末端溫差僅為1℃或更小，如區(qū)域供冷系統(tǒng)，冰蓄冷的乙二醇換熱系統(tǒng)，海水冷卻系統(tǒng)和污水利用熱泵系統(tǒng)等。釬焊式、全焊式和板殼式不使用密封墊片，故可在高真空條件下使用，適用流體的范圍也擴大了。⒂ 當量直徑大寬—寬通道，寬—窄通道等大通道板式換熱器的當量直徑de達28mm，（蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的KBB，KNB型板式換熱器屬這種型式），有一側或兩側可適用于含纖維、顆粒或高粘度介質(zhì)的換熱。⒁ 工作溫度達1000℃可拆式板式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度，用橡膠類彈性墊片時，最高工作溫度低于200℃。目前釬焊式、~4MPa，板殼式可達8MPa。⒀ 工作壓力達8MPa可拆式板式換熱器是靠墊片密封的，密封周邊長，而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差，墊片得不到足夠的壓緊力。⑾ 清洗方便把板式換熱 器的壓緊螺柱卸掉后，即可松開板束，卸下板片，進行機械清洗。圖17表示中間隔板的結構，視換熱介質(zhì)的數(shù)目，中間隔板可設置一個，也可設置多個。其原因是板間流體的劇烈湍動，雜質(zhì)不易沉積；板間流道死區(qū)少；不銹鋼換熱面光滑，附著物少；清洗容易等。 ⑼ 污垢系數(shù)低（見表16）從表17可知，板式換熱器的 表16 污垢系數(shù) 單位：（m2（見圖16）⑻ 重量輕板式換熱器的板片厚度僅為 ~,~。