溴化锂吸收式制冷机换热管腐蚀失效分析.pdf

第 8卷第 5期 2 0 0 8年 1 0月 制 冷 与 空 调 RE F RI GERATI ON AND AI R — C 0NDI T1 0NI NG 1 0 0 — 1 0 4 溴化锂吸收式制冷机换热管腐蚀失效分析 盛水平D 卢志明 陈海云¨ ”( 杭 州市特 种设备 检测 院) ( 浙江工业 大学 ) 摘 要对某制冷机组吸收器的冷却水管出现不 同程度的腐蚀穿孑 L 进行宏观和微 观形貌分析 ， 对腐蚀孔 附 近腐蚀产物进行扫描电镜一 能谱分析 ， 并对冷却水管化学成分 、 冷却水质和溴化锂溶液进行分析指出吸收 器壳体开裂导致大量空气进入溴化锂水溶液 ， 产生点蚀源 ， 铜管的化学成分为点蚀的产生提供 了材料条件 ， 冷却水硬度超标加剧了铜管点腐蚀 关 键 词 溴 化 锂 吸 收器冷 却水 管点 腐蚀 Co r r o s i o n a n a l y s i s o f he a t — e x c ha ng e t u b e s f o r l i t h i u m b r o m i d e a b s o r p t i o n c h i l l e r S he n g Sh ui p i n g ’Lu Zhi mi n g 。

Che n H a i y un ( Ha n g z h ou S pe c i a l Equ i pme n t I ns pe c t i o n I n s t i t ut e ) ’ ( Z h e j i a n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ) ABS TRACT Ca r r i e s o ut t h e ma c r o s c o pi c a nd mi c r o s c o p i c a na l ys i s f or c or r os i o n 0{he a t — e x c h a n ge t ub e s us e d f or l i t hi u m br o mi de a b s o r p t i o n c hi l l e r，i nv e s t i ga t e s t h e c or r o s i o n s ub - s t a n c e b y s c a n ni n g e l e c t r o n mi c r os c op i c ( SEM ) a n d X— r a y e ne r gy d i s pe r s i v e s pe c t r os c op y ( EDS ) ，a n a l y z e s t h e c h e mi s t r y c o mp o s i t i o n o f t u b e s ，c o o l i n g wa t e r a n d l i t h i u m b r o mi n e s o l u t i on ． Po i nt s ou t t h a t a l O t O f a i r e nt e r s l i t hi u m b r omi n e s o l ut i o n be c au s e o f t he s h e l l c r a c ki n g o f a b s or p t i on c h i l l e r ，whi c h r e s u l t s i n t h e t u be s pi t c or r o s i o n，t he m a t e r i a l c h e m— i s t r y c o mpo s i t i on o f t h e c op pe r t u be pr o v i de s pi t c or r o s i on c on d i t i o n，t he pi t i s e x pa nd e d be c a us e o f c o o l i n g wa t e r ha r d ne s s ． KEY W ORDS l i t h i um b r o mi ne；a b s o r p t i o n c hi l l e r ；c o o l i ng wa t e r t u be；p i t c o r r o s i on 1 溴化锂 吸收式 制冷机 组失效 状况 杭州某 化纤 有 限公 司 共 安 装 6台 S G 一 8 1 ML 型蒸汽溴化锂吸收式制冷机组， 于 2 0 0 5年 2月投 入使用。

根据生产过程制冷需要， 制冷机每年在 气温较高 的夏、 秋 季运行 ， 其余时 间处于停 机状 态 制冷机使 用至 2 0 0 6年 9月 ， 发现 1台制 冷机 组 吸收器外壳 在安 装 吸收 液泵 的支 架处 有 一 穿透 性裂纹 ， 溴化锂 溶液外 泄 拆 机 检查 后 发现 ， 2 0多 根吸收器冷却水管 出现不同程度的腐蚀穿孔 ， 其 余 5台制冷机 组运行 正常 S G - 8 1 ML型蒸汽溴 化锂 吸收式制 冷机 由蒸 发 器、 吸收器、 冷却器 、 低温再生器、 高温再生器、 吸收 收稿 日期： 2 0 0 8 — 0 6 — 2 6 通讯作者 ： 盛水平 ， E ma il ： t z s h j c s s p @1 2 6 ． c o m 液 泵和冷剂泵等组成 ， 其工作原理为 ： 冷水 在蒸发器 内被来 自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却， 冷 剂水自身吸收冷水热量后蒸发， 成为冷剂蒸气 ， 进入 吸收器 ， 被浓溶液吸收 ， 浓溶液变成稀溶 液 稀溶液 由吸收液泵送至高温热交换器和高温再生器， 最后 进 入低 温再生器 ， 被加热浓缩成浓溶 液 另一方 面 ， 在高温再生器内， 溴化锂溶液经外部蒸汽加热产生 水蒸气， 进入低温再生器降温后凝结成冷剂水， 经减 压节流后进入蒸发器 ， 冷却蒸 发器 内的冷水 ， 如此反 复循环 ， 以制取低温冷水 。

吸收器 管 内走 冷却水 ， 实 际压 力为 0 ． 2 5 ～0 ． 3 MP a ， 管外为溴化锂水溶液 ， 抽真空 制冷机失效 第 5 期 盛水平 等 ： 溴化锂吸收式 制冷 机换热管腐蚀失效分析 主要表现 ： 首先发现 吸收器外壳 在安装 吸收液 泵 的支架 处有 一穿 透性 裂 纹 ， 而后 因制 冷 效果 差 ， 真 空度不能保持 ， 故拆机检查 ， 发现吸收器冷却水管 存 在大 量穿 孔泄 漏 吸收器外壳开裂发生在制冷机组投入运行后 的第 1 8个月 ， 开 裂部 位 位 于 吸 收液 泵 的 支 架 与 吸 收器外 壳角 焊缝 附近 ， 裂纹 照 片见 图 1 ( a )裂 纹 位 置 ( b )裂 纹 局 部 放 大 图 1 吸 收 器 外 壳 裂 纹 照片 吸收器冷却水管材料和管径等参数见表 1 表 1冷却水管材 料和管径 为了分析产 生腐 蚀的原因， 笔 者对冷却水管 化学成分、 腐蚀孔宏观和微观形貌进 行分析 ， 对腐 蚀孔 附 近腐蚀 产物进 行 扫描 电镜一 能谱 分析 吸 收器冷 却水 管 主 要 因 点蚀 和孔 蚀 失 效 总 共 8 4 6根 冷却水 管 ， 已发 现 穿 孔 的有 2 0多 根 。

剖 开铜 管后 ， 可 以 看 到 几 乎 每 根 管 子 的 内表 面 均 已 出现腐蚀坑腐蚀 坑的大小和深度 各不相 同， 严 重的已穿透壁厚形成小孔 ， 小孔直径在 2 mm 以 下在腐蚀坑 上方 和腐蚀 小孔 周 围覆盖 有绿 色 “ 结瘤 状 ” 腐 蚀 产 物 选 择 部 分 铜 管 ， 剖 开 后 内 外 表面的腐蚀坑和腐蚀孔形态( 取 2个试样 ) 如 图 2 和图 3所示 ( a )外表面腐蚀孔 ( b )内表面腐蚀坑 图 2管段 1腐蚀坑和腐蚀孔形态 ( a )外表面腐蚀孔 ( b )内 表 面 腐 蚀 坑 图 3管段 2腐蚀坑和腐蚀 孔形态 2试 验研 究 2 ． 1化学 成分 分析 在开裂失效铜管中任意选取 i根， 将其压扁加 工成化学成分试样 ， 检测得到 的铜 管化学成分见 表 2 为 了与标 准规定 的成分 数据进行 比较 ， 将 GB ／ T 1 7 7 9 1 — 1 9 9 9 { 空调与制冷用 无缝铜管 》 口 和 G B ／ T 5 2 3 1 - 2 0 0 1 { 加工铜及铜合金化学成 分和产 品 形状 》 _ 2 规定 的合 金元 素含 量列 于表 2中 。

制冷与空调 第 8卷 表 2铜管化学成分 ％ 表 中数据显示 ， 铜管化学 成分中 C u 元 素含量 比 标准规定数据略低 ， P元素含量在标准规定范围内 嘲1 爨 试验测得其他元素如 F e ， s n ， A 1 ， Mn ， S b和 S i 等含量 较少 ， 均不超过 0 ． 0 4 ， 这些元素在 G B／ T 5 2 3 1 — 2 0 0 1 标准 中未作具体规定 化学成分检测结果说明 ， 吸收 器所采用的 T P 2 磷脱氧铜管中 c u元素含量偏低， 金 属纯度受 到一定影响 2 ． 2 腐蚀产物能谱分析 采用 扫 描 电镜对 腐 蚀 坑 上腐 蚀 产 物 的化 学成 分进行能谱分析 ， 2 个试样分析结果见图 4 和 图 5 ． 1 I 一 0 ． 呐 婚 ， ． _ Cu ．． ． ⋯一 l 5 0 0 l 4 0 0 1 3 0 0 能量／ l ( e V 图4 管段 1 腐蚀产物能谱分析结果 2 3 4 5 6 能量／ k e V 图 5 管段 2腐蚀产物能谱分析结果 ∞ ∞∞∞ ∞ ∞∞∞ ∞∞∞ ∞0 2 1 O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 捌凝 第 5期 盛水平 等： 溴化锂吸收式制冷 机换 热管腐蚀失效分析 从上述腐蚀产物能谱分析结果可以看出， 主要成 分为 C u 元素， 其次是 。

和 C元素， 另外还含有少量 C a和 S i 元素这说明腐蚀产物主要化合物为 C u — C O , ， 其中 C a 和 s i 元素来 自冷却水结垢附着在腐蚀 坑周 围产生的水垢 2 ． 3 冷却水质分析 在 系统冷却水 中取样 ， 分析得到冷却水质各项 指 标见表 3 ， 表 中同时也列 出了 6 B ／ T 1 8 4 3 1 - 2 0 0 1 ~ 蒸 汽 和热水型溴化锂吸收式冷水机组》 _ 3 标准中对冷却水 质和补充水质的要求 表 3 冷 却水 质 注 ： 每 项 指 标 分 别 进 行 3次 测 量 ， 表 中 数据 取 平均 值 将 水质 分析结 果 与 标 准 规定 数 据 比较 可 以 发 现 ， 全硬 度 ( 以 C a C O ，计 ) 为 2 6 1 mg ／ L， 超 过 了 标 准的规定范围这说 明厂方使用 的冷却水杂质含 量偏高 ， 硬度较大 ， 所以容易在管 内形成水垢 2 ． 4 溴 化锂 溶液分 析 制冷机组所使用的溴化锂溶液成分分析 结果 见 表 4 ， 表 中同 时也列 出 了 GB ／ T 1 8 4 3 1 - 2 0 0 1标 准 中对 溴化 锂溶 液的要 求 。

表 中实测 的 L i B r和 L i Mo O 含 量 均 低 于 标 准范 围的 下 限 ， 其 他 成 分 的 含 量 基 本 上 在 标 准 推 荐 的范 围之 内 3 失效 原 因分。