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Inconel625(GH625)镍基高温合金换热管抗晶间腐蚀试验研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-06-17
镍基合金625是以钼、铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金，较高的镍、铬含量加强了合金耐蚀性，通过硫酸铁-硫酸晶间腐蚀试验，研究分析了扭曲型换热管和圆型换热管的抗晶间腐蚀能力。
近年来，在换热器设计过程中，为提高工作效率同时降低生产成本，选择用扭曲型换热管代替圆型换热管。扭曲管的外型为螺旋扭曲状，截面呈椭圆型，这种管型就使介质在管内的流动状态为螺旋流，即使管程为高粘度流体或流速较低时， 也会获得很高湍流度，这不但能达到强化管壳程传热性能的作用，同时也提高了换热效率。由于扭曲管之间的多点自支撑结构，省去了折流板，实现了纵向流，流动分布和流速比较均匀，没有流动死区，使得壳层压降降低，并消除了换热管的震动问题，降低了结垢的可能性。从而延长了维修周期，减少了维修费用和投资成本。然而在实际投产后，主要应用于石油化工行业中的换热器要面临高温、高压和腐蚀介质等苛刻条件，换热管的腐蚀必然会加速整个换热设备的损坏，其中晶间腐蚀就易发生腐蚀形式之一，这种现象通常发生在金属或合金的晶界和晶界附近区域。因此，加强换热管的抗晶间腐蚀能力具有重要的实际意义。
扭曲管虽然具有高效性，但是对于管内的湍流介质而言，流动过程中受到的阻力较大，长此以往必然会加速换热管的腐蚀，由此可推断出扭曲型换热管的抗晶间腐蚀性能也许不及圆管。那么在实际应用过程中，如何既能保证换热设备的高效性又可提高换热管的耐蚀性就值得我们去深入研究。因此，科研人员选择镍基合金625，它是以钼、铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金，较高的镍、铬含量加强了合金耐蚀性，通过硫酸铁-硫酸晶间腐蚀试验，研究分析了扭曲型换热管和圆型换热管的抗晶间腐蚀能力。
试验参照GB/T15260-1994中硫酸铁-硫酸的试验方法，采用的试验溶液为标准的GB/T15260-1994 硫酸铁-硫酸溶液，即在600mL、50%（质量分数）的硫酸水溶液中加入25g硫酸铁配制而成。
为对比分析扭曲型换热管与圆型换热管在抗晶间腐蚀过程中的差异，试验用的试样表面均无可见的剥层、裂纹及尖锐压坑等缺陷，且外观规整、无褶皱等现象。将试样放入磨口烧瓶后再倒入试验溶液，在磨口烧瓶的顶部放上蛇形管冷凝器，通入冷水，用电炉加热试验溶液，待其沸腾后开始计时，因其含铬量大于18%，故要连续煮沸120h。作为对比试验研究，试验分别选用3个圆型换热管试样与3个扭曲型换热管试样在相同条件下同时进行。
通过对镍基合金625圆管和扭曲管进行的晶间腐蚀试验，得到了它们在硫酸铁-硫酸溶液中腐蚀120h后的晶间腐蚀结果：从试样表面来看，扭曲管与圆管的表面都有不同程度的被腐蚀迹象，全部集中在管的上下表面，但被腐蚀程度都不大，侧面和里面宏观上看不出被腐蚀的痕迹。通过失重法计算，圆管的平均腐蚀速率为0.247g/(m2·h)，而扭曲管的平均腐蚀速率为0.217g/(m2·h)，即扭曲管的抗晶间腐蚀能力略优于圆管。
通过扫描电镜在分别放大150、500倍时观察其上下表面腐蚀形貌，可看出，虽然二者表面都有被腐蚀的情况，但在相同试验条件下，圆管表面的蚀坑较多。这也说明了扭曲型换热管的耐晶间腐蚀性能优于圆管。
扭曲型换热管在强化换热器管壳程传热性能及提高换热效率的同时降低了同等换热面积下换热器的生产成本，并且在换热设备的使用过程中，扭曲管还具有较好的抗晶间腐蚀性能。因此，在换热器设计生产中推荐使用镍基合金625扭曲管代替圆管。
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