换热器管板孔缝隙腐蚀的传质和电化学协同作用研究
换热器在石油化工行业中的应用非常广泛，腐蚀泄漏是导致换热器发生故障的主要原因之一。调研发现，在换热管、管板及其焊缝构成的多材料、复杂介质的环境中发生缝隙腐蚀导致破坏的情况在腐蚀泄露问题中占比非常大。腐蚀是由多因素控制的，缝隙内环境复杂，对缝隙腐蚀进行研究，防止其导致换热器组成系统的破坏非常重要。 本文主要对循环水系统中的换热器管板孔缝隙腐蚀进行研究: 试验选用了304不锈钢材料构成了自制的缝隙模型，用电化学方法研究了在弱酸弱碱不同的环境下缝隙内的腐蚀情况，在试验过程中监测不同时间缝隙内部不同位置处的氯离子浓度和电极电位情况，得到了它们在缝隙内的变化规律，并对弱酸和弱碱环境下产生现象进行对比，加以分析。 利用COMSOL多物理场耦合软件，基于轴对称的管板孔缝隙特点建立了更接近换热器实际情况的二维模型，模拟304不锈钢在3.5％的NaCl溶液中缝隙腐蚀的传质过程和电化学反应，得到了缝隙内不同位置处的氯离子浓度变化趋势和电极电位的分布以及腐蚀电流密度和腐蚀损耗量情况。 本文通过试验和数值模拟结合的方法研究了传质和电化学协同作用下换热器管板孔缝隙腐蚀的行为，得到了缝隙内氯离子浓度随试验时间的增加而增大，在试验的初始阶段，氯离子的增加速度较为迅速，弱酸性的介质中，缝隙腐蚀行更加比较剧烈，随着反应的进行，不同位置处的氯离子浓度也逐渐趋于稳定;缝隙腐蚀发生导致缝隙内部电位下降，缝口位置的试样电位最高，缝隙底端的位置电位最低;最后根据腐蚀产生损耗图像得到了在缝口腐蚀最严重。本文的研究对继续研究循环水条件下使用的换热器的腐蚀情况具有一定的参考价值，也为热交换器标准的修订提供重要的参考。
换热器;缝隙腐蚀;传质特性;电化学反应
西安石油大学
硕士
化工过程机械
樊玉光;袁淑霞
2019
中文
TK172
2019-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）