不锈钢换热器管在含氢环境中使用可能面临氢脆、应力腐蚀开裂等风险。
具体风险表现为氢渗透损伤和应力腐蚀开裂诱发:
氢渗透损伤:
氢气分子渗透至不锈钢晶界,导致金属韧性下降,引发脆性断裂,尤其在高压(>20MPa)、高温(>200℃)环境下风险显著增加。
奥氏体不锈钢(如S30403)晶格间隙较大,抗氢脆性弱于双相不锈钢和钛合金。
应力腐蚀开裂(SCC)诱发:
残余应力(焊接或冷加工遗留)与氢气协同作用,加速裂纹扩展。
防护措施分享如下:
1.材料优选与升级
双相不锈钢(如S32304):高屈服强度(奥氏体不锈钢2倍),降低壁厚需求;氮强化晶界,显著抑制氢扩散和氯离子应力腐蚀。
2.制造工艺优化
焊接时采用氮气保护气体,防止氮流失影响耐蚀性;避免冷加工残余应力,U型弯管后无需热处理;管束近管板处增设“假管板”(加强型防振支撑板),减少振动诱导裂纹。
3.涂层与隔离防护
管壁涂覆聚氨酯或环氧树脂涂层,阻隔氢接触基材;法兰密封面使用氟橡胶垫片,防止缝隙处氢积聚。
运行期间应严格监控介质温度/压力波动,避免超温引发氢活性骤增;控制壳程除盐水pH值稳定(中性),减少电化学腐蚀叠加风险。
定期进行氢渗透检测(如电化学氢传感器);停机时采用内窥镜排查管壁微裂纹,重点检查焊缝区域!