式板換熱器技術(shù)方案

板式換熱器工程技術(shù)概括一、產(chǎn)品概述板式換熱器設(shè)備是加熱、冷卻領(lǐng)域中最新型的設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)，并具有處理小溫差的能力。板式換熱器作為一種高效節(jié)能產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、石油、化工、機(jī)械、電力、醫(yī)藥、食品、輕紡、造紙、船舶、海洋開發(fā)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域、近年來(lái)在集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)中的推廣尤為迅速。

我廠生產(chǎn)的BR、BRB、BZL系列板式換熱器，以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、暢銷全國(guó)各地，深受各行業(yè)用戶的贊譽(yù)。此系列板式換熱器適用于各種介質(zhì)和物料的冷卻、加熱、蒸發(fā)、冷凝、消毒和余熱回收等工藝過(guò)程。

主要技術(shù)性能參數(shù)如下：

1、單板換熱面積：0.05㎡-2.0㎡

2、裝機(jī)面積：0.5㎡-700㎡，(在此范圍可實(shí)現(xiàn)任意規(guī)格)。

3、傳熱系數(shù)：2500-6000W/㎡.℃(2150-5160KCal/㎡.h.℃)

4、工作壓力：0.6-1.6Mpa

5、工作溫度：最高280℃

6、單臺(tái)最大處理量：1200m3/h

二、板式換熱器的特點(diǎn)：

1、傳熱系數(shù)較高

板片選用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，如：不銹耐酸鋼、工業(yè)純鈦、碳素鋼、換熱器專用銅材等。經(jīng)冷沖壓形成不同波紋形狀結(jié)構(gòu)，板片波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流。所以板式換熱器具有較高的傳熱系數(shù)。在相同的情況下，其傳熱系數(shù)比一般鋼制管殼式換熱器高3-5倍。換熱面積緊為管殼式換熱面積的1/3-1/4。

2、結(jié)構(gòu)緊湊

由于傳熱板片緊密排列，板間距較小，而板片表面經(jīng)沖壓成形的波紋又大大增加了有效換熱面積，故單位容積中容納的換熱面積很大，占地面積明顯少于同樣換熱面積的管殼式換熱器，同時(shí)相對(duì)金屬消耗小，重量輕，一般無(wú)需特殊的地基，而且現(xiàn)場(chǎng)裝拆時(shí)不用占額外的空間。

3、可靠耐用

我廠生產(chǎn)板式換熱器密封墊利用雙密封結(jié)構(gòu)原理，增加了膠墊與板片的內(nèi)磨擦力，使膠墊的滑移量大大減小；同時(shí)采用了較好的蜂窩狀周邊剛性結(jié)構(gòu)，把膠墊緊緊鎖在里側(cè)，使得換熱器整體密封性能大大提高。

4、清潔方便

由壓緊螺栓緊密組裝的板片，將壓緊螺栓卸掉后，即可松開板片，或卸下板片進(jìn)行機(jī)械清洗或手工清洗，這對(duì)需要經(jīng)常進(jìn)行清洗的換熱設(shè)備十分方便。

5、多種介質(zhì)換熱

如果板式換熱器有中間隔板，則一臺(tái)設(shè)備可進(jìn)行三種或三種以上(多個(gè)中間隔板)介質(zhì)的換熱。在乳品加工中常采用多介質(zhì)換熱的板式換熱器。管殼式換熱器就無(wú)法實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備中進(jìn)行多種介質(zhì)的換熱。

6、很容易改變換熱面積或流程組合

只要增加(或減少)幾張板片，即可達(dá)到需要增加(或減少)的換熱面積。改變板片的排列，或更換幾張板片即可達(dá)到所要求的流程組合，適應(yīng)新的換熱工況?？纱蟠蠼档凸こ痰目偼顿Y費(fèi)用，更加顯示出板式換熱器的經(jīng)濟(jì)實(shí)用。三、板式換熱器結(jié)構(gòu)

板式換熱器的重要部件及其功能序號(hào)部件名稱功能及作用1前支柱支承換熱器重量，使整臺(tái)換熱器成為一體。2活動(dòng)壓緊板與固定壓緊板配對(duì)使用，可在上導(dǎo)桿上滑動(dòng)，以便拆裝檢查維修。3上下導(dǎo)桿承受板片的重量，并保證安裝時(shí)使板片在其間滑動(dòng)，導(dǎo)桿通常比換熱板組長(zhǎng)，以便松開壓緊螺栓滑動(dòng)各板檢查。4密封墊片防止流體混合或泄漏，并使之在不同板片間分配。5換熱板片提供介質(zhì)流道及換熱面積。6固定壓緊板不與流體接觸，用夾緊螺栓緊固后壓緊墊片，保證密封。7壓緊螺栓及螺母壓緊板片組，使換熱器整體化并保證密封。四、常用板式換熱器型號(hào)表示方法1、板式換熱器表示方法

2、板式換熱器框架形式序號(hào)框架形式代號(hào)１雙支撐框架式I２帶中間隔板雙支撐框架式II３帶中間隔板三支撐框架式III４懸臂式IV５頂桿式V６帶中間隔板頂桿式VI７活動(dòng)壓緊板落地式(普通式)VII3、板式換熱器墊片形式丁腈橡膠三元乙丙橡膠氟橡膠氯丁橡膠硅橡膠石棉纖維板ＮＥＦＣＱＡ注：食品、醫(yī)藥用墊片材料的代號(hào)，在相應(yīng)墊片代號(hào)后面加S。

4、表示方法示例

BR0.3-1.6-15-N-I或BR0.3-1.6-15-N波紋形式為人字形，單板公稱換熱面積為0.3㎡，設(shè)計(jì)壓力為1.6Mpa，換熱面積為15㎡，用丁腈墊片密封的雙支撐框架結(jié)構(gòu)的板式換熱器。

五、傳熱板片及密封墊片

目前我廠的板式換熱器所使用的傳熱板片及密封墊片材料如下：傳熱板片材料及板厚材料名稱材料牌號(hào)適用場(chǎng)合板厚(mm)耐酸耐熱不銹鋼SUS304.SUS321適用于酸、堿介質(zhì)腐蝕較嚴(yán)重場(chǎng)合。0.6～0.8SUS316、SUS316L適用于氯離子含量＜25PPM工業(yè)純鈦TAL制堿、制鹽、海水、低溫冷凍

適用于氯離子含量＞60PPM換熱器專用銅材H68、HSn62-1海水、低溫冷凍場(chǎng)合。

各種墊片材料密封墊片名稱耐蝕性能及適用場(chǎng)合使用溫度丁腈膠墊耐油、適用于一般工況場(chǎng)合-20-120℃氯丁膠墊耐油、適用于一般工況場(chǎng)合-20-150℃三元乙丙膠墊耐酸、耐堿、耐鹽、氯化物及有機(jī)溶劑等嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)合-20-150℃(普通)

-20-180℃(高溫)食品膠墊適用于各種食品介質(zhì)場(chǎng)合-20-150℃氟膠墊耐高溫、耐酸堿、油類、試劑等場(chǎng)合0-180℃硅膠墊適用于高溫場(chǎng)合-65-230℃六、流程與接管方位板式換熱器的流程是一定數(shù)量的板片按一定方法組成的。如圖所示，組裝時(shí)A板和B板交替顛倒排列，A、B板間形成網(wǎng)狀通道，冷熱介質(zhì)由于密封墊片的作用分別流入各自的通道內(nèi)形成間隔流動(dòng)，從而使冷熱介質(zhì)通過(guò)傳熱板片進(jìn)行熱交換。

圖2板式換熱器的流程組合形式很多，都是采用不同的換向板片和不同的組裝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，流程組合形式可分為單流程，多流程和混合流程，如圖3所示，要根據(jù)工藝條件來(lái)選擇換熱器的流程組合。

流程組合標(biāo)記示例：熱介質(zhì)是2程，每個(gè)流程內(nèi)并聯(lián)8個(gè)流道

圖3板式換熱器的流程組合形式不同，其接管方位也多種多樣。各種接管形式對(duì)應(yīng)的熱、冷介質(zhì)流程數(shù)如表一。表一接管形式熱介質(zhì)流程數(shù)冷介質(zhì)流程數(shù)I11II12III13或1IV21V2或42或4VI23或1VII3或11VIII32IX33各種接管形式的接管位置見圖4，圖中RJ：熱介質(zhì)進(jìn)出口；RC:熱介質(zhì)出口；LJ：冷介質(zhì)進(jìn)口；LC：冷介質(zhì)出口。七、安裝要求1、按隨機(jī)設(shè)備總圖預(yù)埋地腳螺栓。

2、將設(shè)備對(duì)準(zhǔn)地腳螺栓停放平穩(wěn)。

3、擰緊地腳螺栓，使設(shè)備水平(通過(guò)減震墊或墊鐵的方式)。

4、設(shè)有夾緊的設(shè)備按夾緊程序夾緊；清除法蘭端面及管口內(nèi)的雜物，按法蘭端面配做密封墊片

5、當(dāng)運(yùn)用汽-液熱交換時(shí)，汽體的入口應(yīng)在上面。

6、按管、夾緊連接法蘭；其它按工程設(shè)計(jì)圖紙和使用條件配備所需的輸入泵、液壓閥、限流閥、壓力表及自控閥門等。八、設(shè)備操作及故障處理(一)開機(jī)1、設(shè)備運(yùn)行前，應(yīng)檢查各夾緊螺栓有無(wú)松動(dòng)，如有松動(dòng)應(yīng)均勻擰緊，擰緊時(shí)應(yīng)保證兩壓緊板平行

2、打開設(shè)備接管處的各介質(zhì)出口閥門；在流量、壓力均低于正常操作的狀態(tài)下，緩緩打開冷側(cè)的進(jìn)口閥；觀察設(shè)備之異常時(shí)調(diào)整各進(jìn)出口閥門，使流量、壓力均滿足工藝要求達(dá)到正常工作狀態(tài)。

3、換熱器運(yùn)行時(shí)，為防止一側(cè)超壓，進(jìn)換熱器冷熱介質(zhì)的進(jìn)口閥應(yīng)同時(shí)打開，或者是先緩緩的注入低壓側(cè)流體，然后再緩緩的注入高壓液體。

4、用于食品行業(yè)的設(shè)備使用前應(yīng)將換熱器進(jìn)行嚴(yán)格清洗消毒。清洗時(shí)蒸汽消毒可用熱水進(jìn)行，以便清除設(shè)備中油污和雜物。

5、在管路系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有放氣閥，開車后應(yīng)排出設(shè)備中的空氣，防止空氣停留在設(shè)備中，降低傳熱效果。

6、冷熱介質(zhì)如含有大顆粒泥砂或其它雜物應(yīng)先進(jìn)行過(guò)濾，禁止用污水進(jìn)行水壓試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)使用，以防影響壽命。(二)停機(jī)降低冷、熱流體的進(jìn)口壓力；先關(guān)閉各進(jìn)口閥；再關(guān)閉出口閥。(三)故障處理設(shè)備經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行一旦發(fā)生故障，原因有以下幾種情況：(1)壓降逐漸增大：造成此原因?yàn)榻橘|(zhì)不潔凈或顆粒雜物太多，使板片結(jié)垢或流道堵塞。(2)介質(zhì)混合：現(xiàn)象一、二次側(cè)壓力同步增加或減少，造成此原因?yàn)榘迤驯桓g穿孔。(3)泄漏：造成此原因多為密封墊片老化或者密封墊片材質(zhì)選用不適，也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫。凡出現(xiàn)上述各種現(xiàn)象，設(shè)備應(yīng)停止運(yùn)行，待設(shè)備降至室溫后再行檢查；如屬情況(1)時(shí)，可松開螺母取下夾緊螺桿并將活動(dòng)板體移至支柱端，取下板片用清水或肥皂水沖洗，如有固著物可用毛刷或纖維刷除去，嚴(yán)禁用金屬刷子(設(shè)備無(wú)故障、長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)備可按此方法進(jìn)行清洗)、如屬情況(2)時(shí)，可透光檢查板片或重新單側(cè)交替打壓查找裂紋板片予以更換；如情況(3)時(shí)，先檢查夾緊螺桿的螺母是否松動(dòng)及夾緊尺寸是否與設(shè)備安裝圖相符，如螺母松動(dòng)一般夾緊尺寸偏大，可重新擰緊螺母是否松動(dòng)及夾緊尺寸與圖紙相符；若仍然泄漏則需打開設(shè)備檢查密封墊片，若密封墊片從墊片槽中脫出，要重新粘貼，損壞的進(jìn)行更換，多數(shù)密封墊片一起損壞時(shí)，要注意重新選擇合適材料的密封墊片。(四)保養(yǎng)①冬季停止運(yùn)行的換熱器應(yīng)及時(shí)放掉設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)或采取其它的防凍措施，避免凍壞設(shè)備。

②設(shè)備若長(zhǎng)期不使用時(shí)，應(yīng)將擰緊螺栓放松到規(guī)定尺寸，以確保墊片及換熱器板片的使用壽命，使用時(shí)再按要求夾緊。

③設(shè)備經(jīng)常運(yùn)行時(shí)，在信號(hào)孔發(fā)現(xiàn)介質(zhì)流出，應(yīng)進(jìn)行分析，如是螺栓松動(dòng)或由于長(zhǎng)期熱交換而伸長(zhǎng)，按要求重新夾緊，但不得過(guò)緊以免壓壞板片，如是密封墊片老化應(yīng)予更換。九、密封墊片的更換1、取下板片拆下密封墊片用汽油將墊片槽內(nèi)的殘膠浸泡1小時(shí)后，擦凈殘膠；

2、除去新密封墊片上的臟物；

3、用毛刷將粘結(jié)劑(401或其它)均勻地涂于板片的墊片槽內(nèi)(不宜過(guò)多)，按所需的A板或B板的數(shù)量帖上密封墊片，水平疊放平整并在上面壓適當(dāng)?shù)闹匚?，盡量放置于干燥處，經(jīng)2-6小時(shí)即可干固重新裝配。十、設(shè)備的水壓試驗(yàn)1、當(dāng)設(shè)備經(jīng)過(guò)重新裝配后，在使用之前進(jìn)行液壓試驗(yàn)，過(guò)程如下：

2、檢查設(shè)備的夾緊尺寸是否符合圖紙要求；

3、充水或其它流體并排出空氣；

4、裝盲板；

5、接通試壓泵或其它手動(dòng)試壓裝置；

6、按設(shè)計(jì)壓力的1.25倍單側(cè)交替打壓保壓30min無(wú)泄漏為合格。但特別注意的是：打壓時(shí)壓力應(yīng)緩慢均勻地上升到要求的指標(biāo)。十一、板式換熱器的夾緊程序(見右圖)

按設(shè)計(jì)的流程圖進(jìn)行組裝，并按規(guī)定順序進(jìn)行夾緊。夾緊時(shí)應(yīng)先擰緊1、2、3、4號(hào)螺母。特別注意的是：在擰緊過(guò)程中兩板體(活動(dòng)板和固定板)之間任意位置的水平夾緊狀態(tài)下的距離偏差不大于5mm;當(dāng)夾緊至夾緊尺寸時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查兩板體上、下、左、右的距離偏差不大于1mm。當(dāng)設(shè)備充滿液體(或氣體)并帶有壓力時(shí)，不允許夾緊。夾緊順序圖十二、常見故障分析與排除見表2。表二故障現(xiàn)象找出故障原因分析排除方法滲漏：板片與框架之間或框架外部接合部位滲漏：松開接合部位，從外部檢查，如查不出故障，請(qǐng)拆開換熱器，尋找故障至接合部位1.2.3.4或至端片孔1.接合部位有縫隙(腐蝕)。

2.接合部位密封墊錯(cuò)位。

3.管受力使接合部位扭曲。

4.端片密封墊損壞或腐蝕。

5.端片有洞(腐蝕)。1.換接合件

2.固定好密封環(huán)

3.托起管子

4.換密封墊

5.換端片滲漏：板片滲漏標(biāo)出兩板片間滲漏區(qū)，拆開換熱器確定滲漏部位(通過(guò)斑漬)密封墊無(wú)損壞而逐漸松動(dòng)，見“原因分析”1-3條，密封墊無(wú)錯(cuò)位情況下，見“原因分析”3-7條可能會(huì)引起滲漏，如通知我廠，請(qǐng)標(biāo)出具體位置。1.片組夾緊過(guò)頭，造成密封槽損壞。

2.密封墊錯(cuò)位。

3.片組夾緊過(guò)頭，支撐梁凹陷，板片扭曲。

4.沒完全夾緊。

5.板片放置顛倒。

6.墊槽孔即雙層密封區(qū)腐蝕。

7.密封墊有裂紋或磨損、老化、腐蝕。

1.換單片與多片

2.重新粘合密封墊

3.換板片

4.重新夾緊

5.板片換向

6.換密封墊內(nèi)漏：介質(zhì)之間內(nèi)漏：指換熱設(shè)備內(nèi)的兩種介質(zhì)由于某種原因造成高壓側(cè)介質(zhì)向低壓側(cè)滲漏。監(jiān)視滲漏的方法是要經(jīng)常對(duì)低壓側(cè)的介質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，從其成分的變化來(lái)判斷。停機(jī)檢查方法：

1.拆開框架，擦清板片，觀察檢查漏片(可用透光、著色、目側(cè)等辦法)

2.如查不出，可擦干凈后重組，單側(cè)打壓，折開框架，凡不應(yīng)有水的板側(cè)有水則可制定這對(duì)板片有裂紋。換單片或多片

清洗單片或多片

并更換密封墊換熱效率低：

即低流速壓降高

設(shè)法確定跡象如下：

1.壓降問(wèn)題(注意低流速，壓降高引起)

2.換熱效率問(wèn)題：即正常流速效率1.壓降問(wèn)題：1.內(nèi)部阻塞。

2.流槽阻塞。

3.板片錯(cuò)誤放置即顛倒板片排列發(fā)生變化。

4.介質(zhì)粘性較強(qiáng)循環(huán)(流動(dòng))較慢。

5.蒸氣凝結(jié)時(shí)，壓降高受存在的非凝聚氣體影響。1.拆開換順清洗內(nèi)部

2.拆開接合部位、清洗出口

3.重新排列板片

4.重新選型或調(diào)整工況條件

5.排除非凝聚氣體2.換熱效率問(wèn)題：測(cè)量進(jìn)、出口溫度和流速，每次測(cè)量間隔10分鐘、測(cè)量6次，按順序變換每一測(cè)量的測(cè)量點(diǎn)。

1.板片結(jié)垢。

2.板片錯(cuò)誤放置造成旁流。

3.實(shí)際數(shù)據(jù)與標(biāo)定數(shù)據(jù)不同。

4.流速與標(biāo)定值有出入。

5.凝聚時(shí)故障可能由下列原因引起：

①非凝結(jié)氣體。

②蒸氣干度太低。

③冷凝汽排放閥或氣泵過(guò)小。

④蒸汽控制閥故障。

6.換熱器內(nèi)有氣體。

7.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。1，2拆開換熱器并進(jìn)行清洗板片換向，變換板片排列

3，4改變流速或要求

5，6排除氣體更換凝汽排放閥或氣泵更換蒸汽控制閥

7.修改系統(tǒng)1、概述：

最近幾十年來(lái)板式換熱器發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

⑴板式換熱器的種類越來(lái)越多，技術(shù)性能越來(lái)越好，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

①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3~5mm的一般板發(fā)展到波深為2~2.5mm的淺密波紋板。

②板式換熱器的技術(shù)性能越來(lái)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/m2·k發(fā)展至12000W/m2·k。

?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。

③板式換熱器的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣（見表1-1）。

表1-1各種類型板式換熱器的應(yīng)用范圍

⑵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。

①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)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(guò)程等有關(guān)，必要的冷卻水量從數(shù)千至數(shù)萬(wàn)m3/h,大型板式換熱器可達(dá)數(shù)十萬(wàn)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(guò)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(guò)去發(fā)電廠使用S&T軸承冷卻水方式，但通過(guò)性能評(píng)價(jià)說(shuō)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)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)4×4500kW；蒸汽—水板式換熱器4×5000kW；蓄冷罐5053m3；海水板式換熱器4×12000kW（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(wèn)題之一是防垢。今后，隨著CCS和電廠中的冷卻器采用板式換熱器不斷增長(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(wèn)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(guò)電分解方法得到次亞鹽酸鈉(NaClO)的方法。實(shí)際運(yùn)行說(shuō)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)良的耐腐蝕性，從相關(guān)的耐腐蝕性資料可知，對(duì)于海水來(lái)說(shuō)，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Φ500，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(guò)濾器、安裝工程和管道的初投資，板的清洗和密封墊片的更換等維護(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(guò)一實(shí)例說(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)直徑大于板間距的異物，故必須在進(jìn)入換熱器前安裝過(guò)濾器。

d、高性能化

與以往板式換熱器比較，均勻流路無(wú)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孔的壓力降，因此，其傳熱性能比以往大型板約增加15~20%。

③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(wèn)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橡膠和硅橡膠兩類。

④專用化

a、用于食品流體的熱殺菌、加熱/冷卻工藝過(guò)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(guò)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1/2~1/3。

⑤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(wèn)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—?dú)鈸Q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(wèn)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—?dú)猓諝猓Q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(60~300000Nm3/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)選擇其他非鐵金屬，如錫、銅。

·板厚：0.3~2.0mm（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(guò)風(fēng)量的0.001以下，用于脫臭；N型為通過(guò)風(fēng)量的0.1%以下，一般用途；S型通過(guò)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0.1~0.5g/Nm3。

·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)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(guò)傳熱板，空氣從水平方向通過(guò)。（見圖1-4）

·特點(diǎn)：傳熱板通過(guò)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(wèn)題；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(wèn)題，采取了許多相應(yīng)措施。可組合數(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1-3H型、L型比較表

c、用于冷凝器的板片

用于冷凝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(guò)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(shuō)，當(dāng)過(guò)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?。ㄈ顼柡头?2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。

⑥裝置化

板式換熱器向板式換熱裝置發(fā)展說(shuō)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(shuō)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。

⑦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(wú)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73~84%），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、太平洋換熱生產(chǎn)的板式換熱器

1、換熱生產(chǎn)的換熱器匯總表。從表中可知，太平洋換熱生產(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、太平洋換熱器的用途

太平洋換熱器作為“加熱器”、“予熱器”、“過(guò)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(guò)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(guò)熱器用于將飽和蒸汽加熱到過(guò)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、化工、造紙、食品工業(yè)中的板式冷卻器等。

表1-4太平洋生產(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%?？梢姄Q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)。

⑴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(lái)源于太平洋換熱設(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3~5倍。主要原因是流體在管殼式換熱器的殼程中流動(dòng)時(shí)存在著折流板—?dú)んw，折流板—換熱管，管束—?dú)んw之間的旁路，通過(guò)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)。

⑵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℃。

⑶NTU大

NTU表示相對(duì)于流體熱容流量，換熱器傳熱能力的大小。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0.2~0.3（平均0.25）。（BRS）板式換熱器的NTU約為1.0~3.0（平均2.0）。如在進(jìn)行一次水14~9℃，二次水13~7℃，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=1.66≈2流程，A=95m2；而采用管殼式換熱器，則3.33/0.25=13.32≈14流程，A=320m2。.

⑷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℃。

⑸大型化單板面積達(dá)18m2，單臺(tái)達(dá)10000m2。

⑹小型化單板面積比A4還小。

⑺占地面積小

從⑶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2~5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1/5~1/10。（見圖1-6）

⑻重量輕

板式換熱器的板片厚度僅為0.6~0.8mm,管殼式換熱器的傳熱管厚度為2.0~2.5mm;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。

⑼污垢系數(shù)低（見表1-6）

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。

⑽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(wú)法實(shí)現(xiàn)多種介質(zhì)換熱。

⑾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。

⑿通過(guò)改變換熱面積或多流程組合適應(yīng)新?lián)Q熱工況的要求。

⒀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)3.5~4MPa，板殼式可達(dá)8MPa。在可拆式換熱器中，通過(guò)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。

⒁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-200~1000℃。

⒂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，（蘇州太平洋換熱生產(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、顆粒或高粘度介質(zhì)的換熱。

⒃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。

⑴在許多工藝過(guò)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。最近蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的BRH型板式換熱器的板片是波紋淺（波深約為2~2.5mm)的淺密波紋板，傳熱系數(shù)約為7000w/(m2·K)，硬板的NTU可達(dá)5~8。在上述幾種工藝過(guò)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。

⑵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。蘇州太平洋換熱生產(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。

⑶在造紙、食品、酒精等蒸發(fā)濃縮工藝過(guò)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(guò)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。蘇州太平洋換熱生產(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(guò)程中，其中黑液濃縮裝置已成為定型化產(chǎn)品。

⑷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。

⑸在硫酸工業(yè)、制堿工業(yè)、煉油工業(yè)的冷卻過(guò)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)GB16409《板式換熱器》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)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)(UnifiedNumberingSystem)；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.AISI—theAmericanIronandSteelIstitute。

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,%)

注：1.PRE--耐點(diǎn)蝕當(dāng)量（PittingResistanceEquivalent）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/T3620.2-94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/T3620.1-94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)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0.8-4mm

8、適用厚度0.3-1mm

9、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、JISG0321:2002鋼材の制品分析法びその許容變動(dòng)值。

2、ASTMA480-99StandardSpecificationForGeneralRequirementsforFlat-RolledStainlessandHeat-ResistingSteelPlate,Sheet,andStrip。

3、GB222-84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):914×1829、1000×2000、1219×2438、1219×3048、1500×3000、1524×3048mm。

2、GB708-88;冷扎鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差。

⑴板式換熱器可能產(chǎn)生的腐蝕失效類型

①點(diǎn)蝕：由“閉塞電池腐蝕”（OcludedCellCorrosion）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)岵涣肌⒔橘|(zhì)的pH值減小產(chǎn)生的腐蝕；

②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；

③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(guò)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)中的鹵素離子（如Cl-、F-等離子）或H2S接觸可能引起應(yīng)力腐蝕開裂；

④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(guò)敏溫度范圍（400℃~600℃）內(nèi)產(chǎn)生的腐蝕；

⑤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(guò)長(zhǎng),超過(guò)了允許使用壽命；

⑥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(guò)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。

⑵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；

↓耐腐蝕抗力有一定的減小；↑↓視具體工況，可能增加也可能減小耐腐蝕抗力。

⑶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)。

①奧氏體不銹鋼表面經(jīng)鈍化處理(在濃度300g/L~500g/L的硝酸和濃度20g/L~30g/L的重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液中,室溫下,浸泡30~60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(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＜200mg/L(ppm)時(shí),可選用316（溫度60℃下，最高Cl—濃度可達(dá)300mg/L，溫度120℃下，僅80mg/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(即中性)、流動(dòng)的含氯水溶液。

②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Ni–Mo–Cr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應(yīng)≤HB225；

③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；

④一般，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)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；

⑤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”（PittingResistanceEquivalent）。PRE值取決于材料中Cr、Mo和N元素的平均含量(％)：PRE＝Cr+3.3Mo+30N；其值越大，耐局部腐蝕或均勻腐蝕的性能越好。

⑷板片常用材料的特點(diǎn)及適用條件

①304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(wú)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。

②304L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。

③316型不銹鋼

適用于一般的有機(jī)和無(wú)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。

④316L型不銹鋼

耐蝕性和用途與316型基本相同。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。

⑤317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。

⑥AISI904L或SUS890L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。

⑦Avesta254SMO高級(jí)不銹鋼

這是一種通過(guò)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(wú)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。

⑧Avesta654SMO高級(jí)不銹鋼

這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254SMO的超低碳高級(jí)不銹鋼,耐

氯化物腐蝕的性能比254SMO更好,可用于冷的海水。PRE為64。

⑨RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼

這是一種國(guó)產(chǎn)的Cr–Ni–Mo-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90~98％），年腐蝕率≤0.04mm/a。PRE為29。

⑩Incoloy825

這是一種Ni（40％）–Cr（22％）–Mo（3％）高級(jí)不銹鋼。Incoloy是theInternationalNickelCo.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50％~70％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＞200mg/L，溫度≤130℃）的典型材料。在不超過(guò)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PH＞7、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(0.12％~0.25％)的非合金化鈦，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（σb≥240MPa）,對(duì)蠕變很敏感，故在板片夾緊力過(guò)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（δ5≥18％或24％）、屈強(qiáng)比較高(σs/σb≥0.71~1.92)，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。

Nickel200

這是含鎳99％以上的純鎳板。主要用于高濃度（50％~70％）、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。

HastelloyC-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theCabotCo.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(wàn)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、氟化物和有機(jī)溶劑（如甲醇、乙醇）。PRE為69。

HastelloyC-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(guò)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。

Monel400

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50℃~100℃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。

Inconel625

這是一種Ni（62％）–Cr（23％）–Mo（9％）鎳基合金。Inconel是theInternationalNickelCo.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Inconel825之間。但是,沖壓性能不太好，故不是板片常用的材料。PRE為52。

⑸幾種國(guó)外耐蝕合金的新品種

①31合金：由904L改進(jìn)后的（提高M(jìn)o、N含量）、標(biāo)準(zhǔn)的6％Mo高級(jí)不銹鋼(31％Ni-27％Cr-6.5％Mo-32％Fe)。在許多介質(zhì)中的耐蝕性比904L更好；在濃度20％~80％、溫度60℃~100℃的硫酸中,耐蝕性能甚至超過(guò)C-276。PRE為34。

②33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Inconel625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96％~99％、溫度≤150℃、氧化硫含量小于200mg/L的硫酸；熱的海水；濃度≤50％、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。

③C-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。

④59合金：化學(xué)成分與C-2000比較,除了Ni含量稍高(59％),且低Fe,無(wú)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、可沖壓性和可焊性最好的一種材料,自1990年商業(yè)化以來(lái),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”(11.5％H2S04、1.2％HCl、1％FeCl3和1％CuCl2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(theCriticalPittingTemperature),℃；

2.CCT－臨界縫隙腐蝕溫度(theCriticalCrevice－CorrosionTemperature),℃；

3.CPT、CCT值越高,材料在氧化性、酸性（pH＜7）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160~185℃，時(shí)間為3~15min,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(guò)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(guò)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量墊片材料彈性恢復(fù)能力和確定使用溫度極限的重要依據(jù)。在允許的使用溫度下,其值越小,彈性恢復(fù)性能越好,對(duì)墊片的密封性能和平均壽命越有利。壓縮永久變形率將隨溫度和時(shí)間的增加而增大（表1-33）,而且與橡膠的分子量、硫化劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和其他助劑等有關(guān)。在生膠一定的前提下,主要取決于硫化劑的類型與最佳量的配方。采用酚類化合物硫化劑,壓縮永久變形率最?。话奉惢衔锪蚧瘎┳畈?。

表1-33溫度和時(shí)間對(duì)橡膠壓縮永久變形率的影響

撕裂強(qiáng)度反映了墊片對(duì)缺口的敏感性和在承受一定的壓力下,抗開裂的能力。撕裂強(qiáng)度低的墊片,在裝拆板片或受壓狀態(tài)時(shí),尖角處易開裂，這對(duì)免粘式墊片尤其重要。

橡膠經(jīng)老化（時(shí)效）處理后,其物理性能變化程度對(duì)墊片的耐溫能力和使用壽命有明顯影響。例如,某企業(yè)生產(chǎn)的三元乙丙橡膠,室溫下性能完全符合GB16409的要求,但經(jīng)180℃、72小時(shí)老化后,壓縮永久變形率達(dá)82.3％（增大75.6％）；硬度達(dá)87度（增加12度）；裝有該墊片的PHE經(jīng)72小時(shí)、熱蒸汽（180℃~200℃）試驗(yàn)后,彈性近乎完全喪失。

硬度是衡量橡膠制品硫化程度好壞的指標(biāo)之一,對(duì)墊片的耐溫性能有一定影響。硬度較高,墊片的使用溫度也較高。我國(guó)常用邵爾（A）硬度,而國(guó)外常用IRHD(國(guó)際橡膠硬度單位)；在30度~80度范圍內(nèi),兩者基本上相同。

某些墊片與流體（或其中的微量成分）可能存在不相容性,導(dǎo)致墊片被侵蝕或溶脹（體積增大，彈性減退）,嚴(yán)重者將使墊片槽變形或墊片脫出槽外,產(chǎn)生泄漏。

以下列舉幾個(gè)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)有關(guān)橡膠墊片物理性能的規(guī)定：

GB16409—1996《板式換熱器附錄A》（表1-34）

表1-34

JB8701—1998《制冷用板式換熱器附錄A》（表1-35）

表1-35

例3ISO6448:1985《Rubberseals——Jointringsusedforpetroleumproductsupplypipesandfittings——Specificationformaterials》（摘要）（表1-36）

表1-36

例4ISO15547：2000（E）《Petroleumandnaturalgasindustries——Plateheatexchangers》（摘要）

⑴墊片材料應(yīng)根據(jù)工藝用途選擇，供方應(yīng)提供有關(guān)墊片材料及其操作限制的詳細(xì)資料，包括預(yù)期的墊片使用壽命在內(nèi)；

⑵對(duì)于可能導(dǎo)致墊片溶脹的工況（例如，介質(zhì)為碳?xì)浠衔铮瑸楸阌诰S修，應(yīng)優(yōu)先選擇粘貼式墊片；

⑶如果供方缺乏墊片用于某一工況的使用經(jīng)驗(yàn)，則該墊片應(yīng)進(jìn)行浸泡試驗(yàn)，以便確定其溶脹性、硬度和對(duì)化學(xué)侵蝕的敏感性。浸泡試驗(yàn)應(yīng)采用一段最大厚度為8mm的該墊片，在操作溫度下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)間至少15天。氟橡膠的硬度變化應(yīng)不超過(guò)15IRHD；其他橡膠應(yīng)不超過(guò)10IRHD。體積變化應(yīng)不大于15%；

⑷如果供方缺乏膠粘劑用于某一工況的使用經(jīng)驗(yàn)，則應(yīng)使用該膠粘劑粘接后進(jìn)行浸泡試驗(yàn)，以便確定其粘接強(qiáng)度和對(duì)化學(xué)侵蝕的敏感性。浸泡試驗(yàn)應(yīng)采用一段長(zhǎng)度為100mm的該墊片，在操作溫度下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)間至少15天。試驗(yàn)墊片長(zhǎng)度的一半（50mm）應(yīng)粘貼到與墊片槽表面狀態(tài)相當(dāng)?shù)恼辰用嫔?。最終的剝離強(qiáng)度（N）應(yīng)不小于5B（B為墊片寬度，mm）。

例5英國(guó)TRP公司和我國(guó)派克公司橡膠墊片的典型數(shù)據(jù)（摘要）（表1-37）

表1-37

例6國(guó)內(nèi)外幾家公司有關(guān)氟橡膠的典型數(shù)據(jù)（表1-38和表1-39）

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的氟橡膠主要有23型和26型兩種：23型耐強(qiáng)氧化性酸（如發(fā)煙硝酸、硫酸）的性能更好,但在熱水和水蒸汽中的穩(wěn)定性卻差得多。氟橡膠在200℃以下的使用壽命大于1萬(wàn)小時(shí)；但260~320℃時(shí),僅500~26小時(shí)。

表1-38國(guó)內(nèi)外幾家公司有關(guān)氟橡膠的典型數(shù)據(jù)

表1-39溫度—時(shí)間對(duì)Viton26氟橡膠壓縮永久變形率的影響

2、衛(wèi)生指標(biāo)

食品、醫(yī)藥用墊片除應(yīng)符合上述物理性能的規(guī)定外,尚須符合GB4806.1-1994《食品用橡膠制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。主要有以下幾點(diǎn)：

⑴助劑：應(yīng)符合GB9685《食品容器、包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》；

⑵感官指標(biāo)：應(yīng)色澤正常,無(wú)異嗅、異物；浸泡液應(yīng)無(wú)色,無(wú)異嗅、異味；

⑶理化指標(biāo)：

在濃度4％的乙酸、65％的乙醇、水和正己烷等四種浸泡液中,保溫60℃、浸泡0.5h后,蒸發(fā)殘?jiān)謩e應(yīng)≤2000mg/L、≤40mg/L、≤30mg/L和≤2000mg/L。此外,在水浸泡液中,高錳酸鉀消耗量應(yīng)≤40mg/L；在4％濃度的乙酸浸泡殘液中,鋅應(yīng)≤20mg/L,重金屬應(yīng)≤1.0mg/L；殘留丙烯腈等應(yīng)≤11mg/kg。

3、常用密封墊片的適用范圍

GB16409僅規(guī)定了墊片的適用溫度,未明確適用的介質(zhì)范圍。表1-40為常用密封墊片適用范圍的有關(guān)資料。

表1-40常用密封墊片的適用范圍

4、墊片材料的發(fā)展動(dòng)向

⑴在一般情況下,應(yīng)首選EPDM，并以其代替丁基橡膠；

⑵為了改善丁腈橡膠的耐溫性能,采取高溫或氫化處理；

⑶開發(fā)層壓石墨、膨脹石墨和聚四氟乙烯（PTFE）等耐溫、耐腐蝕墊片,代替壓制石棉纖維墊片。例如,使用溫度達(dá)400℃的層壓石墨墊片；W.L.Gore＆AssociatesInc.公司的膨脹聚四氟乙烯墊片,具有良好的耐蝕性和抗壓縮蠕變性,適用于各種酸、堿或其它腐蝕性流體,溫度可達(dá)-240℃～260℃；日阪公司的包覆PTFE墊片和經(jīng)氟化處理的合成材料墊片,可用于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)溶劑。

⑷一般,在高于允許使用的溫度和較長(zhǎng)時(shí)間（3~40天）下,進(jìn)行壓縮永久變形試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并考慮一定的安全系數(shù)后作為確定使用溫度的依據(jù)（例如,3天,按壓縮永久變形率≤30％的相應(yīng)溫度再降低10℃~25℃）。

⑸為了考核墊片在實(shí)際使用工況下的性能,通常,首先以環(huán)形墊片進(jìn)行模擬試驗(yàn)（浸泡在腐蝕液中,加熱,進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)）；必要時(shí),將墊片裝在產(chǎn)品上進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

四、夾緊螺柱用材料

板式換熱器常用的夾緊螺柱材料有兩類—碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。按GB16409的規(guī)定：碳素鋼主要是Q235－A、Q235－B、35和45；合金結(jié)構(gòu)鋼主要是40Cr、35CrMoA（或35CrMo）。選用國(guó)產(chǎn)材料時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、Q235－A和Q235－B

材料的技術(shù)要求應(yīng)按GB/T700－1988《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定；Q235－A若保證了力學(xué)性能合格,C、Si、Mn元素的含量?jī)H供參考。

Q235－B的性能優(yōu)于Q235－A。例如：

⑴可保證沖擊功≥27J（20℃,V型缺口試樣）和冷彎試驗(yàn)合格,而Q235－A不保證；

⑵C含量為0.12％~0.20％,比Q235~A（0.14％~0.22％）稍低；S含量（≤0.045％）也低于Q235－A（≤0.050％）。

2、35和45

⑴材料的技術(shù)要求應(yīng)按GB/T699－1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定。但是,鋼廠通常以熱軋或熱鍛狀態(tài)的材料交貨,并只提供試樣毛坯（25mm,正火）的力學(xué)性能；經(jīng)正火熱處理后可細(xì)化晶粒,改善強(qiáng)度和韌性。

⑵應(yīng)優(yōu)先選用35鋼。因?yàn)椋?5鋼的C含量（0.42％～0.50％）比35鋼（0.32％～0.39％）高,塑性和韌性較差,易斷裂；更不宜用冷拉的35鋼和45鋼；有關(guān)力學(xué)性能的比較,見表1-41。

表1-41有關(guān)35和45鋼力學(xué)性能的比較

3、40Cr、35CrMoA(35CrMo)

采用合金結(jié)構(gòu)鋼,可使夾緊螺柱的尺寸減小；材料的技術(shù)要求應(yīng)按GB/T3077－1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后可細(xì)化晶粒,改善強(qiáng)度和韌性。但是,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是試樣(毛坯尺寸為15或25mm)熱處理后的力學(xué)性能,而實(shí)際材料通常以熱軋或熱鍛狀態(tài)供貨。如需方要求并在訂貨合同中注明,方可按熱處理狀態(tài)交貨。

五、其他零件用材料

1、壓緊板和中間隔板

常用的材料為碳素鋼板和低合金鋼板，并應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

⑴Q235－A·F限用于設(shè)計(jì)壓力P≤0.6MPa；

⑵16MnR與Q345－A（16Mn）比較,宜選用16MnR；選用低合金鋼板,可使板厚減?。?/p>

⑶由于含碳量高,可焊性較差,故不宜選用45鋼。

2、管法蘭

管法蘭的材料可選用鋼板或鍛件,但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

⑴利用Q235－A或Q235－B鋼板余料鍛制法蘭時(shí),鍛件的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)不低于相應(yīng)鋼板的要求；

⑵管法蘭的型式、尺寸等宜按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG20593－1997《板式平焊鋼制管法蘭》或JB/T81－1994《凸面板式平焊鋼制管法蘭》，或按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9119·6~9119·10－1988《凸面板式平焊鋼制管法蘭》選用；不應(yīng)按GB2555－1981《一般用途管法蘭連接尺寸》選用。

3、接管

接管材料應(yīng)采用無(wú)縫鋼管。常用的碳素鋼管為10和20,應(yīng)優(yōu)先選用10鋼管,且應(yīng)符合GB/T8163－1999《輸送流體用無(wú)縫鋼管》的規(guī)定；奧氏體不銹鋼管應(yīng)符合GB/T14976－2002《輸送流體用不銹鋼無(wú)縫鋼管》或GB/T13296－1991《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管》的規(guī)定；鈦管（TA1、TA2）應(yīng)符合GB/T3624－1995《鈦及鈦合金管》或G