板式换热器的板片材质选择非常关键,它直接影响到换热器的性能、寿命和适用工况。选择哪种材质主要取决于处理介质的化学成分、温度、压力以及成本考量。
以下是板式换热器板片常见的材质:
一、 不锈钢系列 (常用)
这是应用广泛的板片材料,因其良好的耐腐蚀性、强度和性价比。
304 不锈钢
特点:基础、经济的奥氏体不锈钢。具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。
适用工况:适用于一般的水、蒸汽、非腐蚀性或弱腐蚀性的介质,如城市生活用水、无氯离子或低氯离子的循环水、油类等。
局限性:对氯离子应力腐蚀开裂比较敏感,因此不适用于海水或高氯离子含量的水。
316 不锈钢
特点:含钼(Mo)的奥氏体不锈钢,其耐腐蚀性能,特别是耐点蚀和缝隙腐蚀的能力显著优于304不锈钢。
适用工况:是化工、制药、食品等行业中使用广泛的材质。可用于处理多种有机和无机化学品、浓度和温度不太高的硫酸、磷酸、醋酸等。也适用于沿海地区或氯离子含量稍高的水。
常见变种:316L 是低碳版本,耐晶间腐蚀能力更强,尤其适用于焊接加工后的工况。
二、 高级不锈钢及镍基合金
用于更苛刻的腐蚀性工况,价格也更高。
254 SMO (6Mo 高级不锈钢)
特点:一种高钼、高氮的超奥氏体不锈钢,耐腐蚀性能强,接近哈氏合金C-276的水平,但成本低得多。
适用工况:专门用于抵抗氯离子的点蚀和缝隙腐蚀,是处理海水、含氯废水、漂白剂等介质的理想选择。
哈氏合金 (Hastelloy® C-22, C-276)
特点:镍-钼-铬系列合金,具有优异的耐全面腐蚀和局部腐蚀能力,能抵抗强氧化性介质和还原性酸。
适用工况:浓硫酸、盐酸、磷酸、湿氯气、强氧化性介质等苛刻的腐蚀环境。价格非常昂贵。
INCONEL® (合金625)
特点:镍-铬合金,在高温下具有强度和出色的抗氧化、抗渗碳能力。
适用工况:高温、高压下的强腐蚀性介质,如热浓硝酸、高温烧碱等。
钛 (Titanium) 及钛钯合金
特点:重量轻,强度高,具有超凡的耐腐蚀性能,特别是对氯离子几乎免疫。
适用工况:海水、盐水、水氯、次氯酸钠、硝酸、醋酸等。是海水冷却和氯碱工业的标准材料。钛钯合金 进一步增强了在还原性酸(如稀硫酸、盐酸)中的耐腐蚀性。
镍 (Nickel 200)
特点:优异的耐腐蚀性,尤其是在高温、高浓度的苛性碱(NaOH, KOH)环境中。
适用工况:主要用于高温浓碱(烧碱)工艺,以及某些熔盐和有机介质。
三、 特殊用途材料
石墨
特点:具有优异的耐腐蚀性(可耐几乎所有的酸、碱、有机溶剂)、良好的导热性和抗结垢性。
适用工况:强酸、强碱等腐蚀性强的工况。但缺点是机械强度低,脆性大,不耐高压。
钽 (Tantalum)
特点:类似于玻璃的耐腐蚀性,几乎耐所有酸(除氢氟酸、发烟硫酸和三氧化硫外),是顶级的耐腐蚀金属材料。
适用工况:用于其他所有金属都无法应对的腐蚀环境,如浓盐酸、溴、氯化氢气体等。价格昂贵。
四、 其他材料
254 SMO
(已在第二部分介绍)
AL-6XN®
另一种高性能的含氮、钼奥氏体不锈钢,性能与254 SMO类似,是316不锈钢的升级替代品,用于高氯离子环境。
选择板片材质的关键因素总结:
介质成分:这是首要因素。必须清楚介质中的所有化学成分、浓度和杂质(特别是氯离子、氟离子含量)。
温度:温度升高会急剧加快腐蚀速率。
pH值:酸性或碱性介质的强弱。
成本:在满足工艺要求和使用寿命的前提下,选择经济的材料。
在实际工程中,304 和 316L 不锈钢覆盖了约80%的应用场合。对于更苛刻的环境,则会考虑 钛、254 SMO 乃至 哈氏合金 和 钽。终的材料选择通常需要参考腐蚀数据手册或进行实验室腐蚀试验来确定。