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船用空調套管換熱器內漏問題分析及整改措施

文檔作者：魯積寶尹榮清曾敏文檔來源：珠海格力電器股份有限公司廣		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年09月21日
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上一篇：催化裂化裝置頂循換熱器泄漏原因分析及措施

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Standard
標準 檢測
船用空調套管換熱器內漏問題分析及整改措施
魯積寶 尹榮清曾敏
(珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海51 9070)
摘要：本文主要通過對售后套管換熱器出現(xiàn)批量內漏問題的分析，以及腐蝕機理的介紹，最終確定有效的整改措施。
關鍵i司：套管換熱器；海水；鎳白銅；沖刷腐蝕
The pipe heat exchanger of Marine air conditioning leakage problem
analysis and corrective actions
LU Jibao YIN }％ongqing ZENG Min
(Gree Electric Appliances Inc．Of Zhuhai Zhuhai 51 9070)
Abstract：This article mainly gets through the analysis of after—sale leakage problems of the pipe heat exchanger，and the
introduction of corrosion mechanism，eventually to determine the effective corrective actions．
Keywords：The pipe heat exchanger；Seawater；Nickel cupronickel；Erosion
牢固地固定在墻壁上，使用轆轤搖桿可以方便輕
松地調節(jié)圓柱體重物高度，并使用棘輪鎖緊機
構(Ih動爪)，鎖緊后重物將被固定住，能夠準
確、方便地測量跌落高度，克服了以前用手提重
物，于容易顫抖，從而導致測量高度不準確和不
方便測量的缺點。為保證圓柱體重物以自由落體
方式下落，首先必須保證導向桿和導向孔之間的
摩擦力盡可能小，如果導向桿、孔之間存在一定
的摩擦將會使圓柱體的釋放運動為非自由落體
地運動。所以加工時要把導向桿和導向孔加工得
足夠光滑，兩個導向孔間也要加工得有較好的平
行度。從摩擦力的計算公式：f=uXN，N為正向壓
力，在本裝置中由于導向桿、孔之間有較大的空
隙幾乎不可能相互擠壓產生正壓力，并且加工得
足夠光滑．故導向桿、孔間的摩擦力可忽略不計，
可認為圓柱體的釋放運動是自由落體地運動。導
40 家電科技
向桿平行固定在與動滑輪一體的鐵板上，保證在
釋放圓柱體時導向桿不會作垂直方向的偏移運
動，而圓柱體在下落時也能沿著導向桿作垂線
方向的運動。另外，配置一個磁吸裝置，其有瞬
時釋放的功能。其工作原理是裝置內有一吸力很
強的“n”形馬蹄鐵，馬蹄鐵有兩個磁極N極和S
極。開關上有一鐵塊，當處于ON檔時鐵塊處于與
磁極N極、S極連線垂直的方向，馬蹄鐵產生一個
正常的吸力，能吸起圓柱體；當處于OFF檔時鐵
塊與磁極N極、s極接觸，短路了磁通，不能產生
吸力，這時磁吸的吸力為零。從磁吸的工作原理
中可看出，磁吸能實現(xiàn)對圓柱體的瞬時釋放。
3應JfJ效
該機蓋機械強度試驗裝置從安全、操作方
便、省時省力，保證測試準確的角度出發(fā)，采用
導向桿、棘輪鎖緊裝置、滑輪裝車和磁吸裝置
保證重物的跌落方向和跌落高度，與傳統(tǒng)的檢
測方法和設備相比，安全性大大高，操作方便、
省時省力，試驗結果更為準確的特點，可以減少
試驗誤差和不確定性，也大大提高檢測機構和
企業(yè)實驗室進行試驗的工作效率。具有良好的
推廣應用價值。
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第
1 寧 Ii ci介
2 0l6年6 l6口售后反饋珠海某船用空調
套管換熱器內漏導致氟系統(tǒng)進水，確認泄漏的
共5臺，涉及空調機組的套管換熱器內波紋管為
Bfel0一l一1鎳白銅，套管換熱器內流動介質為海
水。圖l為某船使用的 調機組安裝照片。
2原岡分析
2．1解剖檢查
對售后退回兩件壞件進行解剖分析，發(fā)現(xiàn)套
管內波紋管存在腐蝕漏點，且漏點均發(fā)生在套管
彎管處，此處彎管處受海水沖刷力最大，且容易
沉積污垢，fcl1圖2所示。
圖4分別為圖3(a)、(b)腐蝕波紋管內壁形
貌，從圖片中可以看出腐蝕穿孔內壁附近也受到
了嚴蓐的腐蝕，圖3(b)、圖4(b)腐蝕宏觀形貌
為典型沖刷腐蝕形貌。對比波紋管內外壁腐蝕情
況可知波紋管腐蝕過程為從管內壁向外逐漸腐
蝕直至穿孔。
Standard
標準
Bfe10 元素百分含量％
— —1—1 Ni 1 Fe l Men l Zn l Pb l Si l P I S l C l Sn l Cu
要求值 (9 O-ll 0) (1 0-I 5)I fo 5-I。) l≤。3 I 40 02 l≤o 1 5 I≤0 006 l≤o 01 l≤o 05 40 03 l余量
實測值 g 52 I 1 41 I 。71 l 0,O84 I<0 004 l 0 0034 1 0 0051 l 0．0051 l<0 003 I<0 001 5【88 1
E ‘_ - d I’
區(qū)域 氯離子cmg／L) 硫酸根(mg／L1 硝酸根(mg／L)
異常品船底海水 3703 96 332 06 5
異常品岸邊海水 807 30 93 20 2
拱北海水 1 97 25 36 66 2 53
九州港海水 1748 43 1 80 25 8 97
漁女海水 939 66 117 O0 9 17
異常品套管內殘留水 11 578 9 ND(未檢出) ND(未檢出)
E矗_ 亙 d臣l - Iji鼉； _| 翻嘧瑚
＼ ＼ 水質 溶解固形物 CL 懸浮物和含砂量 允許流速
管 ＼ mg／L mg／L mg／L 最低 最高
H68A <300 短期<500 <50 短期<100 <100 1 0 2 0
HSn70—1 <1000 短期<2500 <15o 短期<400 <300 1 0 2 2
HSnTO-1B <3500 短期<4500 <400 短期<800 <300 1 0 2 2
HSn70—1AB <4500 短期<5000 <2000 <500 1 0 2 2
BFe10—1—1 <5000 短期<8000 <600 短期<1000 <1OO 1 4 3 0
HAl77—2 <35000 短期<40000 <20000．短期<25000 <5O 1 0 2 0
BFe3O一1 1 <35000 短期<40000 <20000 短期<25000 <1000 1 4 3 0
TI 不限 不限 <1000 不限
注：HAl77—2只適合于水質穩(wěn)定的清潔海水
41
Standard
標準 檢測
2．2材料測試
對退回樣件取樣進行材料測試，圖紙要求
波紋管材料為Bfel0一l—l，實測波紋管材料滿足該
牌號材料要求。排除材料異常因素，具體測試結
果如表1所示。
2．3金相分析
觀察波紋管金相組織，波紋管腐蝕處與未
42 家電科技
元奢 鋤 ■}
百分比 百廿比
CX
o‘
a K
，t
NI K
OaK
息量
腐蝕處金相組織無差異，均由單晶n態(tài)組織組
成，晶粒組織均勻細小，無顆粒狀第二相生成，
呈退火態(tài)組織形貌(見圖5)，根據(jù)YS／T 347—
2004《銅及銅合金平均晶粒度測定方法》，可知
晶粒度范圍在0．5mm~0．55mm之J'百J，排除熱處
理不均勻因素。
圖6為截取波紋管未腐蝕泄漏彎管處及直管
處樣品，觀察兩處波紋管內壁是否存在腐蝕情
況，從圖6中可以看出波紋管彎管處及直管內壁
處均存在輕微腐蝕現(xiàn)象，其中彎管處腐蝕坑深
度較直管處深，深度達壁厚20％左右，主要是由
于彎管處受力大，且容易沉積雜質。
2．4掃描電鏡分析
圖7為波紋管內壁腐蝕處電鏡形貌，從圖7
(a)中可以看出腐蝕穿孔周圍有明顯的流體流
向痕跡，且方向為至上而下。腐蝕表面存在不同
深度的腐蝕坑，部分表面位置有沿晶片狀脫落形
貌，腐蝕坑內分布著帶有方向性的滑移線痕跡，
產生該形貌的原因主要是因為套管在運行過程
中波紋管內流動的海水加上水中的雜質對表面
進行沖刷造成的。腐蝕表面不均勻分布著白色粒
狀物質。
對腐蝕表面進行能譜分析，可以看出腐蝕
表面有腐蝕因子cl元素的存在，除了氯離子的存
在，表面還有C、O元素的存在，這主要為空氣中
的CO：及O2溶解在水中所致。對比圖8、圖9中Ni
含量可知腐蝕過程中存在脫鎳的情況。
2．5海水分析
對泄漏套管使用地的海水、珠海海水、以及
后面收集套管內殘留水進行鹵數(shù)測試，測試結果
如表2所示，從測試結果可以看出異常品船底及
岸邊氯離子及硫酸根離子含量均很高，尤其發(fā)現(xiàn)
套管內殘留的水中的氯離子高達11578．9ppm，氯
離子濃度含量高會直接加速波紋管的腐蝕。
其次，計算套管運行過程中實際流速
= 1000／203．57=4．9m／s，明顯超出了3．0m／s的設計
要求，流速過大會削薄表面氧化膜，使腐蝕因子
與基材接觸。
參考電力行業(yè)標準DL／712—2000《火力發(fā)電
廠凝汽器管選材導則》中規(guī)定的凝汽器不同材料
選型要求，對比表2中的測試結果，可知套管使用
環(huán)境中氯離子含量遠高于表3中提供的Bfel0—1—1
材料可接受氯離子含量范圍。
2．6腐蝕機理
套管內介質為海水，Bfel0．1．1在靜態(tài)浸泡
和流動海水腐蝕過程中在陽極極化區(qū)均會形成
溶解區(qū)、鈍化區(qū)、極限電流區(qū)三個區(qū)域。在活性
溶解區(qū)材料以Cu 進行溶解，然后Cu 與海水中
的Cr反應生成CuCI。CuCI為不溶解物質，沉積
在管體表面發(fā)生水解形成更穩(wěn)定的cu，O產物，
Cu O在材料表面形成致密的氧化膜，阻礙cl-向
電極表面擴散和CuCI-2由本體向反應溶液中的擴
散，進入鈍化區(qū)。在極限電流區(qū)隨著電流電位的
升高，Cu 產物被氧化成二價銅的產物。陽極反
應電流隨著電位的升高逐漸升高，電流升高腐蝕
反應速率加大。
Cu~ Cu*+e (1)
Cu +CI‘~CuCI (2)
CuCI+CI’~CuC1—2 (3)
2CUC1-2+H2O~2Cu2O+2HCI (4)
空調在不運行時套管內波紋管處于靜態(tài)浸泡
狀態(tài)，主要以點蝕為主，套管內波紋管表面雖然
形成保護氧化膜，但由于套管內海水氯離子濃度
高及氯離子的密度小很容易穿過氧化膜對基材進
行腐蝕。空調運行過程中，套管內波紋管受到流
動海水的作用，主要以沖刷腐蝕為主，海水中有砂
子等其它雜質，在海水流動過程中，海水中的雜
質對材料表面進行磨損，隨著時間的增加，材料
表面鈍化區(qū)逐漸減小，進入極限電流區(qū)，另外海水
流速過大時，材料表面受到流體力學會增加，表
面氧化膜被削薄。圖1O為腐蝕類型圖。
3總結
(1)造成此次套管內漏的原因為套管內波
紋管腐蝕穿孔所致，且腐蝕方向為由內壁向外壁
進行腐蝕。
(2)波紋管的腐蝕存在兩種形式，靜態(tài)條
件下氯離子穿過表面氧化膜以點蝕形式對波紋
管進行腐蝕，海水流動時由于海水中的砂及雜質
對表面氧化膜磨損，加上套管內海水流速大的原
因加速表面氧化膜的脫落。
(3)另外如果海水中的氯離子含量高，尤其
如果存在長期未開機，套管內部蒸發(fā)后殘留水，
氯離子濃度會急劇加大，那么會急速腐蝕反應，
最終在定期開機時在高速水流的沖擊下出現(xiàn)腐
蝕穿孔。
4 改卅施
(1)目前套管內波紋管使用材料均為
Bfel0—1—1，鑒于該材料售后腐蝕率高及海水質量
的不穩(wěn)定性，明確船舶用套管內波紋管更換為耐
腐蝕性更高的Bfe30．1．1材料。
(2)鎳白銅材料在流動的海水中耐腐蝕性
主要受到海水流速及含砂量的影響，需在產品安
裝說明書中增加過濾網目數(shù)、水流速的要求。
(3)為了減少機組未使用時套管內部蒸發(fā)
殘留水氯離子的急劇升高，避免套管的加速氧化
腐蝕，船用套管是要求在使用后需用清水進行沖
Standard
標準
洗，在產品使用說明書中明確該項要求以及實現(xiàn)
方法。
參考文獻
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