板式換熱器的發(fā)展現(xiàn)況和展望

1、第一章 板式換熱器的發(fā)展現(xiàn)況和展望第一節(jié) 板式換熱器的發(fā)展現(xiàn)狀一、板式換熱器的發(fā)展現(xiàn)況：1、概述：最近幾十年來板式換熱器發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 板式換熱器的種類越來越多，技術(shù)性能越來越好，應(yīng)用范圍越來越廣。 板式換熱器的種類：從板式換熱器的連接方式上看：從可拆式板式換熱器發(fā)展到釬焊式板式換熱器。從半焊接式、全焊接式發(fā)展到板殼式換熱器。從板片的形式上看：從對(duì)稱型發(fā)展到非對(duì)稱型。從板片的流道上看：從對(duì)稱流道發(fā)展到寬窄流道、寬寬流道。從板片波紋的深淺看：從波深為35mm的一般板發(fā)展到波深為22.5mm的淺密波紋板。 板式換熱器的技術(shù)性能越來越好圖1-1表示板式換熱器的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力范

2、圍。工作溫度從可拆式的260發(fā)展到板殼式的1000。工作壓力從可拆式型的2.5MPa發(fā)展到板殼式的8.0MPa。傳熱系數(shù)從2000W/mk發(fā)展至12000W/mk。最大當(dāng)量直徑28mm。最大可拆式單板換熱面積4.75m2。最大焊接式單板換熱面積18m2。最小釬焊式單板換熱面積0.006m2。最大可拆式單臺(tái)換熱面積2500m2。最大全焊式單臺(tái)換熱面積10000m2。最大接管尺寸500mm。 板式換熱器的應(yīng)用范圍越來越廣（見表1-1）。表1-1 各種類型板式換熱器的應(yīng)用范圍 板式換熱器向大型化、小型化、專業(yè)化、多元化、裝置化發(fā)展。 大型化大型板式換熱器主要用于中央冷卻系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱CCS），該系統(tǒng)

3、集中冷卻各種工廠使用的冷卻水，并作為發(fā)電廠軸承冷卻水的冷卻器。板式換熱器的容量與工廠的規(guī)模，工藝過程等有關(guān)，必要的冷卻水量從數(shù)千至數(shù)萬m3/h,大型板式換熱器可達(dá)數(shù)十萬m3/h，CCS中希望采用盡可能少的臺(tái)數(shù)進(jìn)行處理，故要求采用大型板式換熱器，近幾十年，中東地區(qū)建設(shè)了許多具有世界級(jí)規(guī)模的LNG工廠，使用過去的冷卻塔的冷卻方式不能確保補(bǔ)給水，故希望變更為使用板式換熱器的CCS方式。過去發(fā)電廠使用S&T軸承冷卻水方式，但通過性能評(píng)價(jià)說明，板式換熱器在成本、傳熱性能、小型化及維護(hù)性等方面均具有明顯的優(yōu)越性，因此需要將它們更換為板式換熱器的方式。如巴塞羅那論壇區(qū)能源系統(tǒng)采用的是垃圾利用（將巴塞羅那市區(qū)

4、收集的垃圾進(jìn)行厭氧分析，產(chǎn)生人造燃?xì)猓?，廢熱發(fā)電（垃圾產(chǎn)生的燃?xì)饧訜嵴羝仩t，驅(qū)動(dòng)氣輪發(fā)電機(jī)，向論壇區(qū)及城市電網(wǎng)供電），發(fā)電余熱制冷（高壓蒸汽發(fā)電后衰減為低壓蒸汽，被送至遠(yuǎn)大空調(diào)制造的吸收式制冷機(jī)加熱溴化鋰溶液，進(jìn)行制冷），海水冷卻。設(shè)備設(shè)計(jì)容量：吸收式制冷機(jī)44500 kW；蒸汽水板式換熱器45000 kW；蓄冷罐5053m3；海水板式換熱器412000 kW（每臺(tái)海水板式換熱器流量961m3/h，壓力降58kPa ）,板片材料為鈦。海水冷卻板式換熱器（見照片1-1）。上述用途的共同特征是以海水作為冷卻水的水源，在板式換熱器中使用海水的問題之一是防垢。今后，隨著CCS和電廠中的冷卻器采用板式

5、換熱器不斷增長(zhǎng)的要求，就必須研究海生生物附著在板片上后對(duì)傳熱性能的影響程度，并要了解板片的耐腐蝕性能。a、耐海水性使用海水時(shí)的防污問題?，F(xiàn)在，作為防止海生生物附著的方法有往海水中連續(xù)注入通過電分解方法得到次亞鹽酸鈉(NaClO)的方法。實(shí)際運(yùn)行說明，在使用海水的板式換熱器中連續(xù)注入次亞鹽酸鈉(0.9ppm)后進(jìn)行測(cè)定，運(yùn)行3個(gè)月后，其總傳熱系數(shù)沒有發(fā)生變化。在夏季海藻和貝類容易繁殖的時(shí)期，連續(xù)注入次亞鹽酸鈉也能確保傳熱性能不變。其它的方法還有，從環(huán)境保全上看，采用臭氧和熱水的防污也是有效的，但尚未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和確立相應(yīng)的技術(shù)方法。b、耐腐蝕性使用海水時(shí)，板片的材質(zhì)一般為鈦板。鈦對(duì)海水具有優(yōu)良的

6、耐腐蝕性，從相關(guān)的耐腐蝕性資料可知，對(duì)于海水來說，即使至120，鈦板也不會(huì)腐蝕。此外，為了抑制海生生物的附著而注入的次亞鹽酸鈉還會(huì)產(chǎn)生一種堅(jiān)固的非動(dòng)態(tài)的膜，從而提高了鈦板的耐腐蝕性。使用丁腈類橡膠作為密封墊片，即使海水溫度達(dá)到80，也不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生任何腐蝕。在耐熱性方面，當(dāng)海水溫度低于60時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱的劣化現(xiàn)象，能長(zhǎng)期確保良好的密封性能。c、大型板式換熱器的特性 每臺(tái)板式換熱器的處理流量與板的角孔口徑有關(guān)，大型板式換熱器角孔的口徑為500，每臺(tái)處理的流量為5000m3/h，與以往的所謂大型板式換熱器比較，所需臺(tái)數(shù)可以減少一半。其結(jié)果，換熱器用過濾器、安裝工程和管道的初投資，板的清洗和密封墊片的

7、更換等維護(hù)費(fèi)用均能明顯地降低，并且還能節(jié)省占地空間，以下通過一實(shí)例說明，現(xiàn)今大型板式換熱器與以往大型板式換熱器的比較（見表1-2），從臺(tái)數(shù)上看，大型機(jī)僅需2臺(tái)，而以往大型機(jī)要4臺(tái)； 從初投資上看，2臺(tái)大型機(jī)的投資 約比以往大型機(jī)大10%，但它的過濾器投資約為以 表1-2 與以往大型機(jī)的比較往型的2/3，安裝工程約為一半，其總費(fèi)用約能減少30%。從設(shè)置空間上看約能減少40%。即使設(shè)置1臺(tái)備用機(jī)，總費(fèi)用也能減少15%，空間也能節(jié)省30%。在分解清洗方面，由于板片數(shù)少，人工費(fèi)亦降低約30%。 對(duì)海水的處理措施。 當(dāng)海水中的海藻、貝類附著在板的內(nèi)部或堵塞在角孔的附近時(shí)，會(huì)降低海水的流量，從而不能確保冷

8、卻性能，故當(dāng)海水從角孔到板的內(nèi)部時(shí)，不應(yīng)有突起的障礙物，使流路呈直線型，這是防止海生生物堵塞角孔的方法之一。為了驗(yàn)證以上效果，對(duì)通過海水的大型板式換熱器進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試結(jié)果證明，當(dāng)角孔附近附著很少量的藻類時(shí)，對(duì)流路的性能沒有影響。但為了保證板內(nèi)流道的通暢，絕不允許通過直徑大于板間距的異物，故必須在進(jìn)入換熱器前安裝過濾器。d、高性能化與以往板式換熱器比較，均勻流路無偏流是保持高性能的主要途徑。措施之一是在板內(nèi)部的主傳熱面上設(shè)置偏流抑制板，使液體入口處的流路為最短，從而使主傳熱面為均勻流(見圖1-2)。其次，設(shè)計(jì)板片時(shí)，應(yīng)使板中央部的流量增多，即要防止端部的流量增多。如前所述，由于防止偏流板能減少角

9、孔的壓力降，因此，其傳熱性能比以往大型板約增加1520%。 超小型化 在選擇與使用條件相應(yīng)的板式換熱器的尺寸時(shí)，必須考慮初投資和設(shè)置空間等問題。板式換熱器的市場(chǎng)之一是用在耗能量少的食品、醫(yī)藥流體的殺菌，少量流體的加熱/冷卻等用戶。為此，必須開發(fā)出超小型的板式換熱器，以適應(yīng)產(chǎn)品多樣化，生產(chǎn)規(guī)模參差不齊的要求，并滿足耗能量少的熱能行業(yè)的要求。目前市場(chǎng)上超小型板式換熱器具有小型化、低成本、高性能、重量輕、生產(chǎn)快等優(yōu)點(diǎn)。 a、換熱器的尺寸，最大的板片也僅相當(dāng)于A4用紙的尺寸，重量每臺(tái)約20kg，可安裝在墻上。b、標(biāo)準(zhǔn)板片數(shù)為12、24、36、48四類；板的材質(zhì)為SUS316和鈦兩類；密封墊片為三元乙丙

10、橡膠和硅橡膠兩類。專用化a、用于食品流體的熱殺菌、加熱/冷卻工藝過程中的板式換熱器必須具備以下三個(gè)條件：提高生產(chǎn)率；確保衛(wèi)生性；保障食品品質(zhì)穩(wěn)定性等。b、食品專用板式換熱器是為了滿足上述三個(gè)條件而開發(fā)出的已商品化的板式換熱器，以它作為咖啡、調(diào)味液、醬油等殺菌器使用時(shí)受到了普遍的好評(píng)。c、在設(shè)計(jì)食品專用板式換熱器時(shí)，應(yīng)使板片內(nèi)的流速分布均勻，為此，在板面上，即使是局部也不應(yīng)該形成液垢，并能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，目的是達(dá)到均勻的升溫/冷卻過程，提高制品的品質(zhì)和保證質(zhì)量的穩(wěn)定。若采用CIP還能清洗板式換熱器的所有板面。 d、采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)的密封墊片，以適應(yīng)新性能的要求，維護(hù)時(shí)間是原有裝置的1/21/

11、3。 多元化 a、全焊式板式換熱器眾所周知，板式換熱器具有許多優(yōu)越性，但由于存在如下問題，限制了它的應(yīng)用范圍和發(fā)展，密封性較差，易泄露，需經(jīng)常更換墊片，較麻煩，耐壓能力較低，一般約為1MPa；耐溫能力受墊片材料的限制；流道小，不適宜于氣氣換熱或蒸汽冷凝；易堵塞，不宜用于含懸浮物質(zhì)的流體等。隨著板式換熱器制造技術(shù)，板材質(zhì)和焊接板的出現(xiàn)，克服了上述缺點(diǎn)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。在所有工業(yè)行業(yè)內(nèi)實(shí)施節(jié)能的進(jìn)程中，降低燃料費(fèi)用是各企業(yè)急需解決的問題。廢氣、廢水熱回收是節(jié)能，降低燃料費(fèi)的重要舉措之一，為了適應(yīng)這種形勢(shì)，開發(fā)出了全焊接板式換熱器機(jī)組。形狀：組合了標(biāo)準(zhǔn)化的極薄平板的全焊接結(jié)構(gòu)的錯(cuò)流型的氣氣（空氣）換

12、熱器有兩種類型，即高溫型、低溫型。特征：機(jī)組組合而成，便于擴(kuò)張，從小風(fēng)量至大風(fēng)量(60300000Nm/h)，使用范圍廣；平板薄，效率高(溫度效率達(dá)80%以上)；可以用于高溫(1000)，高壓（30kPa）的氣體；全焊接氣密結(jié)構(gòu)，不會(huì)混入排氣、臭氣；結(jié)構(gòu)便于維護(hù)、清掃；根據(jù)使用溫度和氣體的種類選擇合適的材質(zhì)。結(jié)構(gòu)：為了承受高溫條件下的熱應(yīng)力，將薄板加工成六角形狀的單體后組裝成機(jī)組，目的是分散熱應(yīng)力，構(gòu)成耐高溫的結(jié)構(gòu)（見圖1-3）材質(zhì)：S-TEN，S適合于溫度低于350的機(jī)組；鋁合金板適合于排氣溫度低于500的機(jī)組；SPCC適合于溫度低于200的機(jī)組；SUS系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)溫度、排氣的性質(zhì)選擇其他非鐵

13、金屬，如錫、銅。板厚：0.32.0mm（標(biāo)準(zhǔn)0.8mm,低溫用0.4mm）。耐壓：在600時(shí)為10kPa；在900時(shí)為5kPa。氣密性：T型為通過風(fēng)量的0.001以下，用于脫臭；N型為通過風(fēng)量的0.1%以下，一般用途；S型通過風(fēng)量的1.0%以下。壓力降：高溫側(cè)、低溫側(cè)壓力降是不同的。高溫側(cè)（排氣）在僅依靠風(fēng)機(jī)的機(jī)外剩余壓力和煙囪的引力條件下，允許值為50Pa以下。最高使用溫度：與受熱側(cè)的回收溫度和操作壓力有關(guān)，但可達(dá)到1000。排氣中的粉塵濃度：當(dāng)排氣通路為單流程時(shí)，由于傳熱面為平板，故很難堵塞，粉塵濃度約為0.10.5g/Nm。流向(流程方向)：原則上可自由設(shè)計(jì)，事前可與用戶協(xié)商，進(jìn)行最優(yōu)設(shè)

14、計(jì)。互換性：當(dāng)機(jī)組需要更換某些部件時(shí)，機(jī)組的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于更換。布置：可縱向、橫向或水平設(shè)置。保溫：外型便于保溫，一般采用板式保溫，便于維護(hù)。最近，已經(jīng)開發(fā)出利用排氣預(yù)熱鍋爐給水的低壓損機(jī)組裝置。目前，全焊式板式換熱器用于鋼鐵、石油、鍋爐等行業(yè)，并已取得了很大的成績(jī)。b、板式錯(cuò)流型換熱器板式錯(cuò)流型換熱器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有彈性密封、傳熱面不焊接和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。原理結(jié)構(gòu)：在鋼結(jié)構(gòu)的固定框架中，將每1片傳熱板成90度逐一重合而成。排氣從垂直方向通過傳熱板，空氣從水平方向通過。（見圖1-4）特點(diǎn)：傳熱板通過彈性密封組合而成，能自由地吸收熱膨脹，故能滿足溫度變化形成的應(yīng)力變化的要求，幾乎不發(fā)生泄漏問題

15、；由于傳熱面不焊接，可根據(jù)對(duì)象溫度的變化，選擇許多合適的材料，其適用范圍，從氧露點(diǎn)以下的低溫至1000左右的高溫（見圖1-5）；為了防止排氣中粉塵產(chǎn)生的磨損和堵塞問題，采取了許多相應(yīng)措施?？山M合數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)，故處理量非常大，可作為大容量的空氣預(yù)熱器。用途：該裝置分為高溫型的氣/氣換熱H型和低溫型的氣/氣，氣/液換熱L型（見表1-3）。在以往有粉塵和腐蝕性的不能回收廢熱的工業(yè)范圍內(nèi)，這種產(chǎn)品都可采用。此外，在食品、造紙、石油化學(xué)、電力、煉鋼等所有工業(yè)范圍內(nèi)熱回收系統(tǒng)中也可采用這種裝置。其它的用途還包括鍋爐、焚燒爐、加熱爐、干燥器等，通用性強(qiáng)。表1-3 H型、L型比較表c、用于冷凝器的板片用于冷凝

16、器的板片的連接氣體的角孔大，波紋節(jié)距也大，目的是提高冷凝傳熱效果，減少流體阻力。蒸汽壓縮式制冷循環(huán)是由壓縮、放熱、節(jié)流和吸熱四個(gè)主要熱力過程組成的。冷凝器的任務(wù)是將壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻使之液化，也就是說，當(dāng)過熱蒸氣流經(jīng)冷凝器的放熱面時(shí)，將其熱量傳遞給周圍介質(zhì)，而其自身則被冷卻為飽和氣體，并進(jìn)一步被冷卻為高壓液體，以便制冷劑在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)使用。由于高溫高壓制冷劑的密度較小（如飽和氟利昂12蒸氣在溫度為40時(shí)，密度為54.76kg/m3）。故，用于冷凝器的板片應(yīng)是專用板片，其角孔和節(jié)距加大，才能提高傳熱效率和減少熱阻。d、用于蒸發(fā)器的板片在造紙廠黑液濃縮裝置中使用的蒸發(fā)器即是其

17、中的一種，為升降膜蒸發(fā)器，板片的構(gòu)造和普通的波紋板片不同，每四片為一組，靠不同形狀的墊片引導(dǎo)介質(zhì)的流向。e、板管式板片板片組合在一起后，流道呈蜂窩狀，其中，一個(gè)流道較大，另一個(gè)流道較小，其比例大約為2:1。f、雙層板片這種板片是由兩層板壓合在一起，兩板之間有自然的縫隙，并在邊緣開有一個(gè)向外的小口，當(dāng)其中一層因腐蝕穿孔時(shí)，流體便進(jìn)入兩板之間的縫隙中，并從板邊的小口流出。 裝置化板式換熱器向板式換熱裝置發(fā)展說明板式換熱器已成為工業(yè)生產(chǎn)，余熱利用，建筑舒適化的重要的必不可少的設(shè)備；也說明板式換熱器的技術(shù)和應(yīng)用達(dá)到了更高的水準(zhǔn)。目前已生產(chǎn)的裝置有板式換熱機(jī)組，熱泵機(jī)組，制冷機(jī)組，蒸發(fā)裝置，空冷裝置和催

18、化重整裝置等。今后，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，還會(huì)出現(xiàn)更多的裝置。 成型技術(shù)的先進(jìn)性板片的波紋成型為一次壓制成型。大型板殼式換熱器所用板片，由于受現(xiàn)有壓機(jī)噸位、尺寸及模具制造成本的限制，無法實(shí)現(xiàn)一次成型。國(guó)外同類產(chǎn)品板片制造采用水爆成型，但這種成型方法技術(shù)難度大，成品率低（一般為7384%），板片制造工藝繁瑣，成本高。我國(guó)大型板殼式換熱器板片采用油壓機(jī)模型成型作為波紋板片成型的方法，開發(fā)出整板分次連續(xù)壓制成型的技術(shù)，板片合格率為99%。二、京海換熱生產(chǎn)的板式換熱器1、表1-4為京海換熱生產(chǎn)的換熱器匯總表。從表中可知，北京京海換熱生產(chǎn)的板式換熱器有 3 類，其中可拆式換熱器有20種規(guī)格。2、京海換熱器

19、的用途京海換熱器作為“加熱器”、“予熱器”、“過熱器”、“蒸發(fā)器”、“蒸發(fā)液濃縮器”、“再沸器”、“冷凝器”、“冷卻器”等被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。加熱器用于把流體加熱到所需溫度，被加熱流體在加熱過程中不發(fā)生相變。如供熱用換熱器等。預(yù)熱器用于預(yù)先加熱流體，以使整套工藝裝置效率得到改善。如板殼式空氣預(yù)熱器、鍋爐給水預(yù)熱器等。過熱器用于將飽和蒸汽加熱到過熱蒸汽。蒸發(fā)器、蒸發(fā)濃縮器用于加熱液體使之蒸發(fā)汽化。如釬焊式板式蒸發(fā)器、全焊式黑液蒸發(fā)濃縮器等。再沸器用于使裝置中冷凝了的液體再受熱蒸發(fā)。冷凝器用于冷卻凝結(jié)性飽和蒸汽，使之放出潛熱而凝結(jié)液化。如釬焊式板式冷凝器。冷卻器用于冷卻流體到必要的溫度，如煉鋼、

20、化工、造紙、食品工業(yè)中的板式冷卻器等。表1-4 京海生產(chǎn)的板式換熱器匯總表三、在許多應(yīng)用領(lǐng)域板式換熱器逐漸取代了管殼式換熱器。換熱器是合理利用與節(jié)約能源、開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中，換熱器投資占30% 40%。在制冷機(jī)中，蒸發(fā)器和冷凝器的重量占機(jī)組重量的30% 40%，動(dòng)力消耗占總動(dòng)力消耗的20% 30%。可見換熱器對(duì)企業(yè)投資、金屬耗量以及動(dòng)力消耗有著重要的影響。由于在生產(chǎn)中存在的熱交換千變?nèi)f化，因此所需的換熱器必然各式各樣，但從承受高溫、高壓、超低溫及耐腐蝕能力上看，管殼式換熱器的數(shù)量和使用場(chǎng)所在20世紀(jì)80、90年代仍居主要地位。隨著全焊、釬焊、板殼式等新型結(jié)構(gòu)板式

21、換熱器的發(fā)展，以及新技術(shù)、新工藝、新材料在板式換熱器中的應(yīng)用，板式換熱器在進(jìn)一步發(fā)展自身的傳系數(shù)高、對(duì)數(shù)平均溫差大、占地面積小、重量輕、價(jià)格低、末端溫差小和污垢系數(shù)低等優(yōu)越性之外，還將它的承壓能力從2.5MPa提高到8.0MPa，耐溫能力從150提高到了1000，為其在許多應(yīng)用領(lǐng)域取代管殼式換熱器創(chuàng)造了條件。1、板式換熱器的特點(diǎn)。 傳熱系數(shù)高（見表1-5） 表1-5 常用間壁式換熱器的傳熱系數(shù)的大致范圍*1注：*1摘自于邱樹林、錢濱江換熱器原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)。*2數(shù)據(jù)來源于京海換熱設(shè)備制造公司。從表1-5可知，板式換熱器具有較高的傳熱系數(shù)，一般約為管殼式換熱器的35倍。主要原因是流體在管殼式換熱

22、器的殼程中流動(dòng)時(shí)存在著折流板殼體，折流板換熱管，管束殼體之間的旁路，通過這些旁路的流體，沒有充分參與換熱。而板式換熱器，不存在旁路，而且板片的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流，湍流效果明顯（雷諾數(shù)約為150時(shí)即為湍流），故能獲得較高的傳熱系數(shù)。 對(duì)數(shù)平均溫差大板式換熱器兩種流體可實(shí)現(xiàn)純逆流，一般為順流或逆流方式。但在管殼式換熱器中，兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動(dòng)?？傮w上是錯(cuò)流的流動(dòng)方式。降低了對(duì)數(shù)平均溫差。板式換熱器能實(shí)現(xiàn)溫度交叉，末端溫差能達(dá)到1；管殼式換熱器不能實(shí)現(xiàn)溫度交叉（即二次側(cè)出口溫度不能高于一次側(cè)的出口溫度）末端溫差只能達(dá)到5 。 NTU大NTU表示相對(duì)于流體熱容流量，換熱器傳熱

23、能力的大小。例如對(duì)于已定的傳熱系數(shù)K和熱容量 GCp值，NTU的大小就意味著換熱器尺寸的大小，即傳熱面積的大小。管殼式換熱器的NTU約為0.20.3（平均0.25）。（BRS）板式換熱器的NTU約為1.03.0（平均2.0）。如在進(jìn)行一次水149，二次水137，一次水流量60m3/h,二次水流量50m3/h換熱時(shí)，NTU=(14-9)/1.5=3.33。若采用對(duì)稱型（BRS）板式換熱器3.33/2.0 = 1.662流程，A=95m2；而采用管殼式換熱器，則3.33/0.25=13.3214流程，A=320m2。. 耐溫承壓能力強(qiáng)設(shè)計(jì)工作壓力可達(dá)8MPa，設(shè)計(jì)工作溫度達(dá)1000。 大型化 單板

24、面積達(dá)18m2，單臺(tái)達(dá)10000m2。 小型化 單板面積比A4還小。 占地面積小從分析可知，由于板式換熱器NTU 大，故在換熱量相同時(shí)，所需的換熱器的尺寸也小。除此之外，板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式換熱器的25倍，也不需管殼式換熱器要預(yù)留抽出管束的檢修場(chǎng)地，故板式換熱器的占地面積是管殼式換熱器的1/51/10。（見圖1-6） 重量輕板式換熱器的板片厚度僅為 0.60.8mm,管殼式換熱器的傳熱管厚度為2.02.5mm;管殼式換熱器的殼體比板式換熱器的框架重量重得多；故在換熱量相同時(shí)，板式換熱器所需的換熱面積比管殼式換熱器小，其重量約為管殼式的1/5。 污垢系數(shù)低（見表1-

25、6）從表1-7可知，板式換熱器的 表1-6 污垢系數(shù) 單位：（m2/W）垢系數(shù)約為管殼式換熱器的1/10。其原因是板間流體的劇烈湍動(dòng)，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。 能實(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)換熱若要進(jìn)行兩種以上介質(zhì)換熱時(shí)，則可在板式換熱器中設(shè)置中間隔板。圖1-7表示中間隔板的結(jié)構(gòu)，視換熱介質(zhì)的數(shù)目，中間隔板可設(shè)置一個(gè)，也可設(shè)置多個(gè)。管殼式換熱器無法實(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)換熱。 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(jìn)行機(jī)械清洗。 通過改變換熱面積或多流程組合適應(yīng)新?lián)Q熱工況的要求。 工作壓力達(dá)8MPa可拆式板式換熱器是靠墊片密封的，密封周邊長(zhǎng)，而且角

26、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，所以最高工作壓力僅為2.5MPa。釬焊式、全焊板式換熱器改變了可拆式板式換熱器的密封形式，板殼式換熱器改變了兩種流體的進(jìn)（出）口形式，提高了板式換熱器的工作壓力。目前釬焊式、全焊板式換熱器承受的工作壓力達(dá)3.54MPa，板殼式可達(dá)8MPa。在可拆式換熱器中，通過在常規(guī)波紋板片上加筋形成波紋管狀通道，除能 強(qiáng)化傳熱之外，還增加了板式換熱器的承壓能力。 工作溫度達(dá)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(shí)，最高工作溫度低于200。釬焊式、全焊式和板殼式密封不采用墊片形式，其工作溫度與工藝有關(guān)，目前為-200

27、1000。 當(dāng)量直徑大寬寬通道，寬窄通道等大通道板式換熱器的當(dāng)量直徑de達(dá)28mm，（北京京海換熱生產(chǎn)的KBB，KNB型板式換熱器屬這種型式），有一側(cè)或兩側(cè)可適用于含纖維、顆?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的換熱。 適用流體的范圍更廣泛可拆式板式換熱器受密封材料的限制，不適合某些流體。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(kuò)大了。2、在許多應(yīng)用領(lǐng)域，板式換熱器逐漸取代了管殼式換熱器。 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。以往采用的管殼式換熱器體積大，重量大，占地面積大，經(jīng)濟(jì)效益差。最近

28、北京京海換熱生產(chǎn)的BRH型板式換熱器的板片是波紋淺（波深約為22.5mm)的淺密波紋板，傳熱系數(shù)約為7000w/(m2K)，硬板的 NTU可達(dá)58。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(jì)效益亦非常明顯。 熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器。熱泵機(jī)組是廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，這些應(yīng)用場(chǎng)所對(duì)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。以往采用的管殼式換熱器很難滿足上述要求。北京京海換熱生產(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

29、成本和制冷劑的滲漏，故在熱泵機(jī)組中大量地采用 它作為蒸發(fā)器和冷凝器。除此之外還采用它們作為省能器和油冷卻器。在吸收式制冷機(jī)中也用它作為溶液的換熱器。 在造紙、食品、酒精等蒸發(fā)濃縮工藝過程中，由于工藝的一側(cè)含有纖維、顆粒、或高粘度的介質(zhì)，故要求大通道的流通斷面。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(diǎn)，促使相關(guān)行業(yè)開發(fā)新型的換熱器。北京京海換熱生產(chǎn)的全焊式板式換熱器和可拆式KNB型、KBB型板式換熱器的板間當(dāng)量直徑約為28mm,適合于含纖維、顆粒的流體。目前已廣泛應(yīng)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。 煉油工業(yè)的催化重整裝置，燃?xì)鉄犭娎淙?lián)供的熱回收裝置中采

30、用的板殼式換熱器、全焊板式空氣預(yù)熱器和全焊板式省能器等，已基本上取代了管殼式換熱器。 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。要生產(chǎn)高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品,必須選好材、管好材、用好材，并使所選用材料的品種、規(guī)格，滿足用戶、設(shè)計(jì)圖樣和相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)的要求。板式換熱器材料質(zhì)量控制的關(guān)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(shí)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。此外,選材、用材應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理。板式換熱器主要零部件用的材料應(yīng)不低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16409板式

31、換熱器或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB8701制冷用板式換熱器的規(guī)定（見表1-21）。材料的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于采購(gòu)、驗(yàn)收、標(biāo)志、保管、發(fā)放和生產(chǎn)加工等各階段。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。板片和密封墊片的耐腐蝕性能除本章已給出的資料外，尚可參考板式換熱器工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。板片的材質(zhì)對(duì)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。材料的質(zhì)量控制主要包括兩個(gè)方面：（1）材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能及其它技術(shù)要求應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；（2）針對(duì)材料的特性和適用范圍，正確、合理選用,即必需考慮換熱介質(zhì)的性質(zhì)、操作條件（包括氯化物含量、PH值大小、操作溫度、操作壓力、間隙操作還是連續(xù)

32、操作等），以及材料的成型加工性能、耐腐蝕性能等。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。一、國(guó)內(nèi)外板片常用的材料1、常用材料材料牌號(hào)及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照（見表1-22）；材料的化學(xué)成分（見表1-23表1-26）；材料的力學(xué)性能（見表1-27）；當(dāng)從材料成品上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析時(shí)，允許與熔煉分析結(jié)果有一定的偏差，見表1-24、表1-25和表1-28；板材的實(shí)際厚度與名義厚度允許有一定的偏差，見表1-29。表1-21 板式換熱器主要零部件用的材料表1-22 國(guó)內(nèi)外板片常用材料的牌號(hào)及其標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照注： 1. UNS美國(guó)金屬材料統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)(Unified Numberi

33、ng System)；ASTM AISI ASME(分別為美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)、美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)) 三種牌號(hào)的表示方法和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一致的,材料的名稱（型號(hào)）是AISI確定的；SUS是日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的牌號(hào)；2. 鋼鐵公司的注冊(cè)商標(biāo)；3. AISIthe American Iron and Steel Istitute 。2、合理選材，避免腐蝕經(jīng)濟(jì)、合理地選用板材，使其不僅具有良好的冷沖壓性能，而且在相應(yīng)的介質(zhì)中，具有較高的耐蝕性,這一點(diǎn)尤為重要。一般情況下，要求板片的年腐蝕率0.05mm/a(管殼式換熱器0.125mm/a)。表1-23 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分(熔煉分析,%)

34、注：1.PRE-耐點(diǎn)蝕當(dāng)量（Pitting Resistance Equivalent）不是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的項(xiàng)目，而是根據(jù)Cr、Mo、N的平均含量計(jì)算得出的耐蝕性評(píng)價(jià)指標(biāo)。表1-24 鈦及鈦合金的化學(xué)成分(%)3注1.GB/T 3620.2-94 鈦及鈦合金加工產(chǎn)品化學(xué)成分及成分允許偏差。注2.GB/T 3620.1-94 鈦及鈦合金牌號(hào)和化學(xué)成分。注3.括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為成品分析時(shí)的允許偏差。表1-25 鎳及鎳合金的化學(xué)成分（%）注1、括號(hào)外的數(shù)值為熔煉分析值，括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為成品分析時(shí)的允許偏差。表1-26 銅的化學(xué)成分(%)表1-27 板片材料的力學(xué)性能及其它要求續(xù)表1-27注:1、應(yīng)保證，但模據(jù)

35、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)須在合同中指明。2、不適用于厚度小于0.5mm的材料3、僅供參考，不作為驗(yàn)收依據(jù)4、須在合同中指明，否則按硬態(tài)（Y）供應(yīng)，適用厚度0.5mm。5、適用于厚度0.41-0.60mm。對(duì)于厚度0.61-1.10mm和1.20-1.50mm者。杯突值分別為11.5和12.0mm。6、HB、HRB、HV只需符合其中之一。7、適用厚度0.8-4mm8、適用厚度0.3-1mm9、適用厚度0.8-20mm表1-28 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成成品分析的允許偏差（%)注:1、JIS G 0321:2002鋼材制品分析法許容變動(dòng)值。2、ASTM A480-99 Standard Specification

36、For General Requirements for Flat-Rolled Stainless and Heat-Resisting Steel Plate,Sheet,and Strip。3、GB 222-84 鋼的化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差。表1-29 板片材料的尺寸及允許偏差 單位:mm 續(xù)表1-29 注:1、板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(寬高):9141829、10002000、12192438、12193048、15003000、15243048mm。2、GB 708-88 ;冷扎鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差。 板式換熱器可能產(chǎn)生的腐蝕失效類型 點(diǎn)蝕：由“閉塞電池腐蝕

37、”（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。例如,在不銹鋼板片表面生銹或積垢(碳化物、二氧化硅垢層)處,因?qū)岵涣?、介質(zhì)的pH值減小產(chǎn)生的腐蝕； 縫隙腐蝕：由“閉塞電池腐蝕”作用引起的一種呈斑點(diǎn)狀或潰瘍形的局部腐蝕。同點(diǎn)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(xué)不均勻性而導(dǎo)致的。例如, 密封墊片槽底或板片封閉流道的角孔墊片外側(cè)處產(chǎn)生的腐蝕； 應(yīng)力腐蝕開裂：在靜態(tài)拉伸應(yīng)力與電化學(xué)介質(zhì)共同作用下，由陰極溶解過程引起的金屬局部腐蝕裂紋或斷裂。例如,板片壓制成型時(shí)將產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力，若與介質(zhì)中的鹵

38、素離子（如Cl -、F -等離子）或H2S接觸可能引起應(yīng)力腐蝕開裂； 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(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，使材料的強(qiáng)度大大降低。例如,不銹鋼在過敏溫度范圍 （400600）內(nèi)產(chǎn)生的腐蝕； 均勻腐蝕：接觸介質(zhì)的金屬表面全部或大部分被腐蝕的現(xiàn)象。例如,板片選材不當(dāng),或使用期過長(zhǎng),超過了允許使用壽命； 其他腐蝕失效：主要有露點(diǎn)腐蝕、磨蝕 、微生物腐蝕等。例如,含有酸性物質(zhì)的熱蒸汽與冷的板片接觸,可引起露點(diǎn)腐蝕；板片的介質(zhì)入口角孔處和導(dǎo)流區(qū)的流速過高，或流體中含有砂粒類顆粒物時(shí),可導(dǎo)致磨蝕；海水中的藻類、細(xì)菌、原生物等,可導(dǎo)致板片的微生物腐蝕。以上幾種腐蝕失

39、效中，Cr-Ni奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂約占50，點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕共約占20，所以最危險(xiǎn)、最常見。 板片材料中合金元素對(duì)耐腐蝕性能的影響合金元素C具有明顯減小耐腐蝕抗力的作用,其含量不宜大于0.08 ；Cr明顯有利于增加耐腐蝕抗力；適量的Mo可增加耐腐蝕抗力；Ni(晶間腐蝕除外)、少量的Cu和微量的Nb、Ti、N等均有利于提高耐腐蝕性能,并可以改善材料的力學(xué)性能或熱穩(wěn)定性；P和S 是對(duì)耐腐蝕抗力最有害的的元素,其含量應(yīng)限制在0.045以下。有關(guān)各種合金元素的影響詳見表1-30。表1-30 腐蝕類型及合金元素的影響注：明顯增加耐腐蝕抗力； 明顯減小耐腐蝕抗力； 耐腐蝕抗力有一定的增加； 耐腐蝕抗

40、力有一定的減??； 視具體工況，可能增加也可能減小耐腐蝕抗力。 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(duì)于不銹鋼,氟化物對(duì)于鈦,均容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；含氮介質(zhì)（如氨和胺）對(duì)銅有腐蝕性。在靜止的腐蝕性介質(zhì)中,局部腐蝕的危險(xiǎn)性更大。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(guān)。 奧氏體不銹鋼表面經(jīng)鈍化處理(在濃度300g/L 500 g/L的硝酸和濃度 20g/L30 g/L的重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液中,室溫下,浸泡3060分鐘),可在表面生成Cr2O3鈍化(保護(hù))膜,使其耐腐蝕性能提高。但是,含鹵素離子(

41、尤其是Cl)的液體(例如,鹽水、鹽酸、含碘或含氯的消毒液等),對(duì)鈍化膜有破壞作用,從而可加劇腐蝕。如果由于化學(xué)侵蝕、機(jī)械損傷以及其他原因造成鈍化膜破壞,也將在受到破壞的地方產(chǎn)生局部腐蝕。一般情況下,介質(zhì)中Cl濃度200 mg/L(ppm)時(shí), 可選用316（溫度60下，最高Cl濃度可達(dá) 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(shí),宜選用高級(jí)不銹鋼或鈦及鈦合金。幾種不銹鋼在非氧化性、含氯(Cl)水溶液中的適用條件見表1-31。表1-31 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

42、(即中性)、流動(dòng)的含氯水溶液。 奧氏體不銹鋼對(duì)硫化物(SO2 、SO3)腐蝕有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蝕性將降低（因生成低熔點(diǎn)NiS）,可能引起硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂同材料的硬度有關(guān)，奧氏體不銹鋼的硬度應(yīng)HB228；Ni-Mo或NiMoCr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應(yīng)HB225； 必須注意板片材料與墊片或膠粘劑的相容性。例如，應(yīng)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； 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(chǎng)

43、合（如軟化飲用水），或要求耐磨蝕的場(chǎng)合，可選用銅及銅合金； 常用的評(píng)價(jià)材料耐蝕性好壞的指標(biāo)之一是“耐局部腐蝕當(dāng)量PRE”（Pitting Resistance Equivalent）。PRE值取決于材料中Cr、 Mo和N元素的平均含量()：PRECr+3.3Mo+30N ；其值越大，耐局部腐蝕或均勻腐蝕的性能越好。 板片常用材料的特點(diǎn)及適用條件 304型不銹鋼這是最廉價(jià)、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(shè)備）。適用于一般的有機(jī)和無機(jī)介質(zhì)。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。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對(duì)含氯介質(zhì)(如

44、冷卻水)引起的縫隙腐蝕最敏感。在含氯水溶液中的適用條件,見表1-34。PRE為19。 304L型不銹鋼耐蝕性和用途與304型基本相同。由于含碳量更低（0.03），故耐蝕性（尤其耐晶間腐蝕, 包括焊縫區(qū)）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。 316型不銹鋼適用于一般的有機(jī)和無機(jī)介質(zhì)。例如,天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度50的醋酸和苛性堿液；醇類和丙酮等溶劑；溫度100的稀硝酸（濃度20、稀磷酸（濃度30等。但是,不宜用于硫酸。由于約含2的Mo，故在海水和其他含氯介質(zhì)中的耐蝕性比304型好,完全可以替代304型,見表1-34。PRE為25。 316L型不銹鋼耐蝕性和用途與316型基

45、本相同。由于含碳量更低（0.03），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。 317型不銹鋼適合要求比316型使用壽命更長(zhǎng)的工況。由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316型稍高，故耐縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕的性能更好。PRE為30。 AISI 904L或 SUS 890L型不銹鋼這是一種兼顧了價(jià)格與耐蝕性的高性價(jià)比的奧氏體不銹鋼，其耐蝕性比以上幾種材料好,特別適合一般的硫酸、磷酸等酸類和鹵化物（含Cl、F ）。由于Cr、Ni、Mo含量較高，故具有良好的耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。在含氯介質(zhì)中的適用條件,見表1-34。PRE為36。 Avesta 254 SMO

46、高級(jí)不銹鋼這是一種通過提高M(jìn)o含量對(duì)316型進(jìn)行了改進(jìn)的超低碳高級(jí)不銹鋼，具有優(yōu)良的耐氯化物點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能，適用于不能用316型的含鹽水、無機(jī)酸等介質(zhì)。在含氯介質(zhì)中的適用條件,見表5-11。PRE為47。 Avesta 654 SMO高級(jí)不銹鋼這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO 的超低碳高級(jí)不銹鋼,耐氯化物腐蝕的性能比254 SMO更好,可用于冷的海水。PRE為64。 RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼這是一種國(guó)產(chǎn)的CrNiMo-Cu不銹鋼。耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的性能相當(dāng)于316型，而耐應(yīng)力腐蝕的性能更好。 可用于80 以下的濃硫酸（濃度9098），年

47、腐蝕率0.04mm/a。PRE為29。 Incoloy 825這是一種Ni（40）Cr（22）Mo（3）高級(jí)不銹鋼。Incoloy是the International Nickel Co.公司的注冊(cè)商標(biāo)。適用于低溫下各種濃度的硫酸；在濃度為5070的苛性堿（如NaOH）溶液中,具有良好的耐蝕性,不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。但是,對(duì)氯化物引起的縫隙腐蝕卻很敏感。此外,沖壓性能也不太好,故不是板片常用的材料。PRE為32。鈦非合金化鈦，重量輕，相對(duì)密度4.5，能自然生成鈍化保護(hù)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

48、典型材料。在不超過120的海水和其他氯化物（如CaCl2）溶液中, 實(shí)際上不受腐蝕。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(diǎn)以下的有機(jī)酸（如濃硝酸、濃碳酸等）和稀堿液中,耐蝕性能也良好。鈦在H2SO4、HCl、HF和王水等中的耐蝕性較差。在高溫(120以上)的某些濃氯化物溶液（如PH7、氯化物濃度200mg/L的廢水）中，也可能引起縫隙腐蝕或應(yīng)力腐蝕；此時(shí),應(yīng)選用鈦鈀合金。因?yàn)?，在高溫下，某些離子(如F、Cl、S等)對(duì)鈦的縫隙腐蝕有加速作用，尤其是氟化物的危害性更大，故應(yīng)避免與氟橡膠或聚四氟乙烯墊片配用。鈦-鈀合金這是添加了鈀(0.120.25)的非合金化鈦

49、，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。例如，對(duì)濃度達(dá)70的硝酸、含氧化性離子（如Fe、Cu）的鹽酸以及電鍍液等均有良好的耐蝕性。此外,尚可用于濃度10、溫度70的稀硫酸。鈦-鉬-鎳合金這是添加了鉬(0.3)和鎳(0.8)的合金化鈦,可用于非合金化鈦不耐腐蝕的工況。此外，由于鈦及鈦合金的抗拉強(qiáng)度低（b240MPa）,對(duì)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(shí),其塑性較差（518或24）、屈強(qiáng)比較高(s /b 0.711.92)，沖壓成型時(shí)容易壓裂, 故在板片和模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)適當(dāng)考慮。Nickel 200這是含鎳99以上的

50、純鎳板。主要用于高濃度（5070）、高溫（可至沸點(diǎn)）的苛性堿溶液（NaOH、KOH等）。但是，對(duì)微咸水等氯化物引起的縫隙腐蝕很敏感。Hastelloy C-276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。Hastelloy是the Cabot Co.公司的注冊(cè)商標(biāo)。國(guó)外，20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)，已有5.5萬噸以上用于各種工業(yè)，具有良好的耐蝕性：在低PH介質(zhì)中幾乎不受Cl的影響；對(duì)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(jī)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

51、機(jī)溶劑（如甲醇、乙醇）。PRE為69。Hastelloy C-22 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(guó)外，20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)。性能類似于C-276，但Cr含量更高，而Mo、Mn、S、P含量稍低。在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，耐蝕性比C-276好；在低、中濃度的硫酸、硝酸中腐蝕率更低。PRE為65。由于C-276含Mo量高，用途廣泛，價(jià)格也相對(duì)較低,故實(shí)際效益超過C-22。C-22正被90年代幾種新的C族合金（如C-59、C-2000等）逐步取代。Monel 400這是一種Ni(約70 )-Cu(約30 )鎳基合金。在濃度80以下、溫度不高于501

52、00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。特別適用于酸性的氯化物溶液和某些工況下的微咸水和鹽水；具有良好的耐高溫性能。但是,不適用于濃硫酸、鹽酸和硝酸，而且對(duì)汞（有時(shí)作為雜質(zhì)存在）的侵蝕很敏感。Inconel 625這是一種Ni（62）Cr（23）Mo（9）鎳基合金。Inconel是the International Nickel Co.公司的注冊(cè)商標(biāo)。適用于含Cl的各種溶液和酸類,以及濃度70的苛性堿等許多介質(zhì)。它的耐蝕性能與價(jià)格介于C-276和Inconel 825之間。但是,沖壓性能不太好，故不是板片常用的材料。PRE為52。 幾種國(guó)外耐蝕

53、合金的新品種 31合金 ：由904L改進(jìn)后的（提高M(jìn)o、N含量）、標(biāo)準(zhǔn)的6Mo高級(jí)不銹鋼(31Ni-27Cr-6.5Mo-32Fe)。在許多介質(zhì)中的耐蝕性比904L更好；在濃度2080、溫度60100的硫酸中,耐蝕性能甚至超過 C-276。PRE為34。 33合金：一種完全奧氏體化的鉻基高級(jí)不銹鋼，其耐蝕性可與Inconel 625等一些Ni-Cr-Mo合金媲美。在酸性和 堿性介質(zhì)(包括硝酸、硝酸與氫氟酸的混合物)中，具有良好的耐局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的性能；在濃硝酸中的耐蝕性比304L好得多。例如,適用于濃度大于9699、溫度150、氧化硫含量小于200 mg/L的硫酸；熱的海水；濃度50、

54、沸騰的強(qiáng)腐蝕性溶液；濃度85、溫度150的磷酸等。但是,不適用于還原性介質(zhì)(如稀硫酸等)。價(jià)格與C-276相差不多。PRE為50。 C-2000合金：一種二十世紀(jì)90年代研發(fā)的鎳基合金,價(jià)格與C-276相近,是以上材料中耐腐蝕性能最好者之一。在中等濃度以下的硫酸、稀鹽酸和沸騰溫度下,濃度50的磷酸,以及熱的氯化物等介質(zhì)中，其耐蝕性比C-276和 C-22更好, 有取代C-22合金的趨勢(shì)。但是,對(duì)于濃度70的硫酸,耐蝕性不如C-276。PRE為76。 59合金：化學(xué)成分與C-2000比較,除了Ni含量稍高(59),且低Fe,無Cu、W外,其余基本上相同。這是目前鎳基合金中耐蝕性、熱穩(wěn)定性、可沖壓

55、性和可焊性最好的一種材料,自1990年商業(yè)化以來,已廣泛用于硫酸、鹽酸、氫氟酸以及含氯、含氧、低pH值的許多介質(zhì)。PRE為76,與C-2000相同。幾種耐蝕合金在“綠色死液”(11.5H2S04、1.2HCl、1FeCl3和1CuCl2混合液)中試驗(yàn)的結(jié)果,見表1-32。其中, 59合金的耐蝕性最好。表1-32 幾種耐蝕合金的耐蝕性能比較注: 1.CPT臨界點(diǎn)蝕溫度 (the Critical Pitting Temperature),；2.CCT 臨界縫隙腐蝕溫度(the Critical CreviceCorrosion Temperature),；3.CPT、CCT值越高,材料在氧化性、

56、酸性（pH7）介質(zhì)中,耐局部腐蝕（點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕）的性能越好。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(duì)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。板式換熱器最廣泛采用的是橡膠墊片，選用時(shí),不僅要求適當(dāng)?shù)奈锢硇阅?尚應(yīng)考慮其與換熱流體的相容性（即耐蝕性、溶脹性）、使用溫度與使用壓力的波動(dòng)大小等因素。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。1、物理性能橡膠墊片的物理性能主要取決于配方混煉和硫化工藝（包括硫化的壓力、溫度、時(shí)間等）。通常，硫化模壓的壓力應(yīng)不小于9.8MPa,溫度為 160185，時(shí)間為315min,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(yīng)靜置于烘箱內(nèi)，在均勻的溫度下，保溫一定的時(shí)間，最終完成硫化過程。物理性能將隨使用時(shí)間和溫度的增高而惡化。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。超過最高溫度10,平均壽命約縮短一半。但是,短時(shí)間超溫,影響不大。室溫下物理性能良好的墊片,在高溫、連續(xù)使用的情況下, 可能會(huì)變得很差。為此,保證墊片高溫下的物理性能非常重要。壓縮永久變形率是衡