浙江至德钢业有限公司采用宏观形貌观察、化学成分分析、腐蚀产物能谱及X衍射分析、显微组织检查等，对某厂运行约半年即泄漏的304不锈钢U型换热管进行了失效原因分析。结果表明：不锈钢材质的U型管外壁结垢严重，发生了垢下腐蚀；同时，氯离子在垢下闭塞区中富集并引发“自催化酸化”效应，加速了垢下腐蚀的进程，导致换热管半年内就发生泄漏。

 不锈钢U型管式换热器作为工业生产中主要的换热设备之一，因结构简单、价格便宜，承压能力强，自由伸缩而不会产生热应力等优点而被工程广泛采用。某单位不锈钢U型管换热器，仅运行约半年即发生大面积的换热管泄漏。该换热管材料为19mm×2mm的304不锈钢管，管程入口温度为127℃，出口温度为52℃，压力为7.8MPa，介质为锅炉水；壳程入口温度为33℃，出口温度为43℃，压力为0.5MPa，介质为循环冷却水。由于不锈钢U型换热管过早泄漏对整个车间的正常运行造成了严重影响，因此需要准确查明装饰管传热管泄漏的原因，进而避免换热管泄漏情况的再次出现，确保不锈钢U型管式换热器的长期、稳定运行。

一、物理产品检验

 1. 宏观环境形貌

  由图还可以说：铝合金热交换管开口处水垢特别严重，呈黄黄褐色，鉴别水垢的铁锈含量较高。垢层与基体铝合金搭配日趋分散，敲一敲即与锅炉炉壁进行剥离，与锅炉炉壁进行剥离后的垢层严重层次分割，整块管程开口处铝合金均还可以说严重的生锈疤痕信息泄露点靠近凹坑底边，见图如下。将信息泄露地段管路沿中心线剖开，还可以说信息泄露点开口处处的形状没有破坏，无严重生锈疤痕。依照信息泄露热交换管的宏观政策形貌还可以敲定，信息泄露由开口处生锈减薄所导致。

 2. 板材检检

 冷库保温隔热板的表层传热器管的生物上有效物质表见表，比照GB 13296-2013中对304冷库保温隔热板的表层生物上有效物质表的规定要求可看见，该传热器管适用304冷库保温隔热板的表层的生物上有效物质表不合格。

 3. 闭式冷却塔水pH测量及垢样定量分析

 不可用板换管内壁再循环放置循环水系统pH约为6，是属于偏呈酸性水质监测。垢样深入分析导致（高质量考试分数/%）以下的，湿气10.19、酸不溶物37.26，这证实垢层中富含许多铁营养元素。垢样中普遍会存在CaCO3证实板换管内壁展现了破坏性二氧化的碳水垢。另，氯铝离子的普遍会存在是腐化的主要是缘由。对放置循环水系统滤出以后现富含许多的厌氧颗粒废水，许多的酸不溶物，疑为厌氧颗粒废水生成的泥垢。

 4. 微观世界研究

 由图常见：装饰管热交换管内壁结垢代谢物显眼为三层楼。黄咖啡色的物品为最表层，见所示中A行政位置，由犬细小小粒物构造，呈酥松棉垫状，这部分孔眼、缝缝为结垢性媒介展示了通畅；深红咖啡色的物品为次表层，见图下B行政位置，主要表面为泥状花形特殊性，较最表层动下紧密，但仍填满孔眼，不可以对基体金屬会产生有效地的保证效应；管内壁垢里层也表现出泥状花形特殊性，见图下D行政位置，局部位常见到初农业生态的脱色铁特殊性；在最表层和次表层两者之间常见残存的白冷镀铁层，见图下C行政位置，证明热交换管为内壁冷镀铁管。

 能谱了解最终单单从界面，最表层结垢终副产品（A城市）基本包含铁、硅、钙、镁、锌、磷和氧等种因素，是指铁的氧化的物（即铁锈）及许多含钙、镁及硅酸盐垢层混后物，且有对于较少的铁和较多的氧，这单单从界面结垢的过程 中的铁阳离子由肌底向外蔓延在差异部位，继而进行结垢终副产品积累起来，单单从界面结垢终副产品逐层由不喜欢说话外推积的成长。次表层结垢终副产品（B城市）基本包含铁、硅、钙、镁、锌、氯、硫、磷和氧等种因素，氯种因素量比较突出增多；最表层结垢终副产品（D城市）中的氯量逐步一个脚印增多，部分可高达5.5%，就说明氯很简易经由结垢终副产品中的板缝向肌底轻金属质单单从界面蔓延，并在肌底轻金属质单单从界面引发浸提，对结垢的逐步一个脚印成长 有重点的催进做用。

 关键在于决定被金属腐蚀有机物的一般材料表，能够X放射线衍射剖析仪（XRD）剖析结了垢的一般材料表，如图甲随时随时。效果揭示，结渣一般材料表为铁垢，最后还含带需的磷酸氢钙，这揭示被金属腐蚀有机物、无机物盐垢及污泥干化垢互相现实存在且充分增进。

 5. 微观经济组织开展

 由图不难发现：不锈钢圆管装饰管吗装饰管传热器管路壁造型完好无损，无被浸蚀建立的板缝。到侧壁侧产生很大的被浸蚀迹象，认为被浸蚀起于侧壁，被浸蚀展现出凹坑症状，并向内腔方面发展前景，难寻液化气泄漏。失灵不锈钢圆管装饰管吗装饰管传热器管的阻止结构为铁素体+珠光体，是304不锈钢圆管装饰管吗装饰管的健康阻止结构。

二、漏洞其原因

 复合质接触面腐化化合物或其它的nvme固态磨合物的不光滑分布图会转变成锈垢层，据此而致使的垢层下可怕腐化一般称是垢下腐化。转变成锈垢层的磨合物大部分区域有中国三大类，分辨为腐化化合物（Fe2O3、FesO2、FeS等）、有机物盐垢和生物体分泌物。复合质接触面转变成垢层后，基于垢层的堵赛目的，垢下转变成相闭塞的微环镜，氧依据空隙或垢层微孔板扩撒入驻垢层下的复合质表层二十五分的困难，所以，随腐化影响的展开，垢层下成贫氧区，将与垢层内部的复合质部分区域转变成宏观环境的氧浓差电瓶，加快和提升部分区域腐化的线程，其提醒图如下图图甲中图甲中。

 垢下蚀化速度与垢层的成分、体型、边有环镜导电媒质成分、水温和气速等都有着影响。分散多孔匀称不对称的垢层易会导致可怕的垢下蚀化。原因垢层的影响用，垢下蚀化转化成的Fe2+较难传播到间接，如今Fe+的积少成多，会导致垢下正带电粒子供大于求，但如果间接导电媒质环镜中具有刺激性氯阴化合物，会被能吸引迁入，以要保持带电粒子动平衡，迁入的氯阴化合物在垢下闭塞区不断的溶缩并蛋白质水解，形成酸性想法自离子液体调节作用，使垢层下环镜维持酸性想法，金属电极想法基本为析氢想法，这进一个步骤加速度垢下的蚀化。

 宏观环境阐述结杲意味着，没有效果传热器的冷库保温隔热板的表层U型管表明层垢层稍厚，未有抑菌凝胶状枯草芽孢杆菌体生锈表现形式，对垢样刚刚开始EDS、XRD等阐述后，敲定其是由无机物盐垢（以铁垢、CaCO；为之最主要的）及大量泥垢组合的。传热管表明层垢层的型成的过程 最主要的包扩垢的型成及长得这两个分环节，如图如图是如图是。先，传热管壁上刚刚开始建成生锈，环节性型成具备内核层和硬壳层空间框架表现形式的生锈化合物。该分环节池中的耐生锈性物资会加入到基表浅明层激时有发生锈。以后，垢层渗入发育分环节，垢层随生锈的刚刚开始越发越厚，耐生锈剂不可渗入合金合金材料基表浅明层，生锈化合物在耐生锈物高于的部位堆积，生产其他的空间框架表现形式的生锈垢。由生锈化合物堆积的不一致性，融掉的氧照样能高于合金合金材料媒质间的特定空间范围，型成合金合金材料表明层融掉氧密度的性别差异，型成氧密度差锂电池，积极推动了局部生锈的建成。时间推移生锈垢的发育，更大的空间范围被包裹，之后其他的生锈垢会相互之间联接，因此完整的地包裹管表明层。

 除此之外，在垢下紧邻管壁上的闭塞区中富含较多的氯铝阴阳离子，情况说明该传热器一年即引发腐烛破孔，现在垢下腐烛多于，氯铝阴阳离子的迁入及在垢下闭塞区电离带来的过酸自催化氧化负效应，也是致使不绣钢传热管便捷腐烛破孔的很重要理由。

三、论文与提倡

 综合菅理左右时间研究报告单显示能能到有以下的假设，304不锈钢热交换钢管料因素达到追求，微观经济组织安排常见；热交换管会时有情况了启于表面的垢下氧化，物质中有的氯铁正离子在垢下闭塞区的提液及自促使酸性反应，减速了垢下氧化，导至仅退役三个月左右时间的热交换管会时有情况穿空外泄。所以，只能根据不能正常工作研究报告单显示，提案大力加强燃气锅炉无限循环放凉水水的硬度菅理，要严保持水面不好铁正离子分量，杜绝相近故障再会时有情况。