在东海之滨的某大型化工厂,四台中央换热器正承担着生产工艺中重要的热交换任务。这些设备长期处于含氯离子腐蚀性介质环境中,原使用的316L不锈钢管束在运行14个月后出现点蚀穿孔,导致冷却介质渗入工艺系统,造成整条生产线非计划停机。
技术团队对失效管束进行电镜分析时,在金属表面观察到典型的点蚀坑和应力腐蚀裂纹。能谱分析显示腐蚀产物中含有高浓度氯元素,证明腐蚀主要源于介质中游离氯离子的侵蚀。进一步力学性能测试表明,材料在服役后抗拉强度下降约18%,屈服强度降低23%,材料塑性显著恶化。

PA视讯材料科技工程师在实地考察后,建议采用自主研发的耐腐蚀高熵合金作为替代材料。该合金采用多主元设计理念,通过调控铬、钼、镍等元素的配比,在材料表面形成致密稳定的钝化膜。实验室加速腐蚀测试数据显示,在相同腐蚀环境下,新材料的年腐蚀速率仅为原316L不锈钢的1/12。
工程实施阶段,团队首先对换热器结构进行有限元分析,优化了管板与管束的连接结构。采用胀接加密封焊的复合连接工艺,确保接口处不会形成腐蚀薄弱点。在安装过程中严格控制装配应力,避免残余应力导致的应力腐蚀开裂风险。

设备改造完成投入运行后,经过18个月的持续监测,耐腐蚀高熵合金管束表面保持完好,未发现任何点蚀迹象。热交换效率稳定在设计值的98%以上,预计设备使用寿命可延长至8年以上。这次成功的材料升级案例,为化工行业类似腐蚀环境的设备选型提供了可靠的技术参考。
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