板式换热器板片常用材料的应用

黄 超，周 振，卢 奇，任向东 ，王兆堃

（1.上海蓝滨石化设备有限责任公司，上海 201518；2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃 兰州 730070）

工业传热过程中用到大量换热设备，板式换热器由于其特点，在工业中必不可少的，几乎应用于包括动力、化工、冶金、食品、轻工等一切工业部门；同时，也是空调、供热中的重要组成部分；在可是续发展的国策下，它还是余热利用、太阳能利用、海水利用、污水利用、地热利用中的关键设备[2]。由于板式换热器应用场合广泛，需要处理各种工况的介质，板片作为板式换热器关键零件，它的耐腐蚀性十分重要，在不同的工况选用不同材质的板片，可以节约成本，减少不必要的浪费。

板式换热器工作原理图

根据板式换热武器标准NB/T47004.1-2017《板式热交换器第一部分：可拆卸板式热交换器》规定，下面介绍常用几种材质板片的应用场合[3]：

（1）板片用材一：S30408、S30403

S30408不锈钢卷料

S30408不 锈 钢 化 学 牌 号 为（06Cr19Ni10） 旧 牌 号（0Cr18Ni9），其特点最廉价、应用广、价格低，适用范围一般介质如硝酸、碳酸、氨水、醇类等，在硫酸的盐酸中的耐腐蚀差，不耐含氯离子介质。经过多次实验得出：在浓度≤65%时，沸腾温度以下的各种硝酸中，S30408不锈钢具有很强的抗腐蚀性能。在碱溶液环境中，其耐腐蚀能力良好。在大部分有机酸和无机酸环境下，S30408不锈钢同样有良好的耐腐蚀能力。在硫酸和盐酸中的耐蚀性差；尤其对含氯介质(如冷却水)引起的缝隙腐蚀最敏感。在＞50℃时只适用氯离子含量＜75mg/L。S30403不锈钢化学牌号为022Cr19Ni10旧牌号（0Cr18Ni9），S30403 是碳含量较低的S30408不锈钢的变种，主要用于焊接场合，由于碳含量较低，所以更好的耐晶间腐蚀[4]。

（2）板片用材二：S31608、S31603

S31608不锈钢卷料

S31608不锈钢化学牌号为06Cr17Ni12Mo2, S31603的标准牌号为022Cr17Ni12Mo2（新标）旧牌号为00Cr17Ni14Mo2。S31603是含钼不锈钢种,由于钢中含钼，该钢种总的性能优于S30403和S30408不锈钢，使用范围如碳酸、稀醋酸、稀碱、醇类、丙酮、稀硝酸、稀磷酸以及一定浓度的含氯介质，由于添加了约2%的Mo元素，所以在其他含氯介质中，比如海水、卤化物等介质中，S31608的耐蚀性比S30408好,完全可以替代S30408。在＞50℃时适用氯离子含量＜300mg/L。由于其中含钼不宜用于硫酸。316L较低的碳含量使得其耐晶间腐蚀[5]。

（3）板片用材三：S32168

S32168不锈钢化学牌号为06Cr18Ni11Ti, S32168不锈钢是Ni-Cr-Ti型奥氏体不锈钢，具有耐磨蚀性、耐高温、抗蠕变性等，特别适合用于制造耐磨酸容器，同样适用于耐磨设备的输送管道及衬里。由于S32168不锈钢其中增加了Ti元素，Ti的性能比较稳定,但它同时是热强钢种,在高温工况下比S31608要好很多。S32168不锈钢在不同浓度、不同温度的有机酸和无机酸中,具有良好的耐磨蚀性能，尤其是在氧化性介质中，但是由于加入了金属Ti，使其具有了更好的耐晶界腐蚀性，同样具有了高温强度，使其有效的控制了碳化铬的形成。

（4）板片用材四：254SMO超级不锈钢

254SMO不锈钢化学牌号为00Cr20Ni18Mo6CuN，通过改良S31608型不锈钢，提高材料Mo含量，我们得到了254SMO高级不锈钢，也叫超级奥氏体不锈钢，是一种高耐腐蚀超级奥氏体不锈钢。由于卤化物和酸的环境对金属耐腐性要求较高，特开发254SMO超级奥氏体不锈钢。254SMO高级不锈钢应用广泛，尤其在氯离子浓度较高介质，例如海水等苛刻工况环境。254SMO超级奥氏体不锈钢由于添加了铜元素使得他在含氯离子等卤化物的酸中，适用性要远远高于其它普通不锈钢，甚至某些特定工况下可以和哈氏合金以及钛相媲美。由于其含碳量＜0.03%和含钼量≥6%，使其具有更好的耐点腐蚀。由于添加了多种特殊元素使它的耐缝隙腐蚀性能也同样优良，耐晶间腐蚀能力也同样的优秀。由于价格低于哈氏合金以及钛，可见254SMO不锈钢性价比非常高。

（5）板片用材五：钛及钛—钯合金

TA1厚壁钢管

纯钛，常用钛材代号TA1、TA9，国内标准为GB/T14845-2007。钛材重量较轻，密度只有4.51，由于表面能自然生成钝化保护膜（Ti2O3），且如果一旦被破坏，还具有“自愈性”，所以耐蚀性比不锈钢好很多，特别适合含氯介质（浓度＞200mg/L，温度≤130℃）的材料。在不超过120℃的海水和其他氯化物（如KaCl、CaCl2）溶液中，实际上不会发生腐蚀。一般情况下，可用于135℃以下的海水和165℃以下各种浓度的盐水(NaCl)。在沸点以下的有机酸（如浓硝酸、浓碳酸等）和稀碱液中，钛材料耐蚀性能也良好。但是，钛材料在硫酸、盐酸、氢氟酸和王水等中的耐蚀性较差。在较高温度(120℃以上)的某些浓氯化物溶液（如PH＞7、氯化物浓度＞200mg/L的废水）中，也会引起缝隙腐蚀或应力腐蚀。此时，应选用钛－钯合金，钛－钯合金是添加了钯(0.12%～0.25%)的非合金化钛，因而明显改善了钛在酸类介质（尤其是条件不太苛刻的工况）中的耐蚀性。例如，对浓度达70%的硝酸、含氧化性离子（如Fe＋、Cu＋）的盐酸以及电镀液等均有良好的耐蚀性。此外，尚可用于浓度≤10%、温度≤70℃的稀硫酸[6]。

（6）板片用材六：镍

常用的这镍板片是含99%以上的纯镍板。国内代号为N6，标准安慰GB/T2054-2013，在高浓度（50%～70%）、高温（可至沸点）的苛性碱溶液（NaOH、KOH等）中，镍板耐腐蚀性非常好。但是，在含微咸水的氯化物溶液中，非常容易引起缝隙腐蚀。

（7）板片用材七：哈氏合金C-276

镍材坯料

哈氏合金C-276板材料

哈氏合金是镍基合金的一种，是美国哈氏合金国际公司生产的商业牌号，目前已有近100年历史。目前主要分为B、C、G、X四个系列。其中B系列为B-2等；C系列为C-4、C-22、C-276、C-200等；G系列有G-35、G-30等；X系列综合强度好。目前常用的哈氏合金为C-276。C-276具有良好的耐蚀性：几乎不受氯离子的影响；对各种浓度的硫酸耐蚀性极好，是及少数可用于热浓硫酸的几种材料之一；同样广泛适用各种有机酸如甲酸、醋酸、高温氢氟酸和一定浓度的盐酸（＜40%）、磷酸(≤50%)，但是C-276其价格相对较高[7]。

（8）板片用材八：W-4和RS-2

W-4是一种高强度铁基奥氏体不锈钢材料，具有极高的抗氧化性，其应用的条件为92%～98%和H2SO4溶液，使用温度在90～130℃高温区间内均有良好的耐腐蚀性。RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不锈钢，是一种国产的Cr-Ni-Mo-Cu不锈钢。是专门研发用在浓硫酸工况下，其耐点蚀和缝隙腐蚀的性能同S31608不锈钢相同，相比S31608不锈钢其耐应力腐蚀的性能更好。 可用于80 ℃以下的浓硫酸（浓度90～98%）。

以上为经常用到的一些板片材料，不同的材料价格差异巨大，例如S32168每吨价格约为S30408每吨价格1.15倍，S31608每吨价格约为S30408每吨价格1.3倍，钛每吨价格约为S30408每吨价格10倍。在实际运用工况根据处理的介质成分不同选取不同的材料，可适当节约成本，减少不必要的浪费，提高经济效益。