钛合金以其的耐腐蚀性（尤其对氯离子、海水等介质）和相对较轻的重量，成为制造换热器的理想材料，广泛应用于化工、电力、海水淡化、制药等关键领域。然而，钛换热器在长期运行中，也并非毫无弱点，一些特定问题仍会困扰其性能与寿命。
常见问题及其根源
点蚀与缝隙腐蚀：
问题表现： 在特定条件下（如高温、高浓度卤素离子如Cl⁻、Br⁻，低pH值，存在氧化剂），钛表面钝化膜局部破坏，形成点状或缝隙处的深坑腐蚀。
根源： 钝化膜稳定性被破坏。缝隙处（如垫片下、板片接触点、沉积物下方）因供氧差异形成浓差电池，导致局部酸化加速腐蚀。
氢脆：
问题表现： 钛在阴极保护过度、酸洗不当或高温高压含氢环境中，会吸收氢原子，导致材料韧性急剧下降，发生脆性断裂。
根源： 氢原子渗入钛晶格，引起晶格畸变和内应力升高。
结垢与污堵：
问题表现： 换热表面沉积水垢（CaCO₃、CaSO₄等）、生物粘泥、腐蚀产物或其他工艺介质中的悬浮物，导致传热效率显著下降（可达15%-30%），流阻增大，能耗升高。
根源： 介质成分（硬度、微生物含量、悬浮固体）、流速过低、温度适宜、表面粗糙度等。
机械损伤与腐蚀：
问题表现： 流体高速冲刷（特别是含固体颗粒时）导致壁厚减薄或穿孔；设备振动引起疲劳裂纹；安装、维修过程中的划伤破坏表面钝化膜，诱发局部腐蚀。
根源： 设计流速不当、结构抗振性不足、操作维护不规范。
电偶腐蚀：
问题表现： 当钛部件与电位更正的金属（如铜合金、不锈钢、石墨等）在电解质中直接接触或通过管路连接时，钛作为阳极发生加速腐蚀。
根源： 异种金属接触形成的电化学腐蚀电池。
系统性的解决措施
优化材料选择与设计：
升级合金： 在极端苛刻工况（高温高浓度卤素离子）下，选用更耐蚀的钛合金（如Ti-0.2Pd）或钛镍钼合金，其点蚀、缝隙腐蚀抗力显著优于纯钛。
消除缝隙： 优化结构设计，减少或消除死角和缝隙；选用非吸湿性、耐蚀性好的垫片材料；确保装配紧密。
防电偶腐蚀设计： 避免钛与电位更正金属直接接触，必要时使用绝缘垫片、套管隔离，或对非钛部件施加涂层保护。
合理流速设计： 保证足够流速以防止颗粒沉积和结垢，同时避免过高流速造成冲刷腐蚀。管口、弯头等易冲刷部位可考虑增加壁厚或耐磨衬里。
严格控制工艺与操作：
介质管理： 严格控制介质成分（如Cl⁻浓度、pH值、氧化剂含量、含氧量），避免进入钛的敏感腐蚀区。必要时进行预处理（如除氧、过滤、加阻垢剂）。
温度控制： 避免长期超温运行，特别是在高浓度卤素离子环境中。
防止氢渗入： 避免过度阴极保护；酸洗时严格控制酸浓度、温度和时间，并彻底冲洗中和；高温高压氢环境需特别评估材料适用性。
实施有效的清洗与维护：
定期清洗： 制定的清洗计划，根据结垢类型选择化学清洗（酸洗、碱洗、清洗剂）或物理清洗（高压水射流、胶球清洗）。清洗后务必彻底冲洗中和，并迅速建立钝化膜（如用硝酸钝化）。
在线监测与清洗： 对于易结垢系统，可考虑安装在线监测仪表（温差、压降），并采用自动在线清洗系统（如胶球清洗）。
规范操作： 启停过程遵循操作规程，避免热冲击和应力；维修时使用工具，严防表面划伤。
加强监测与防护：
腐蚀监测： 定期进行壁厚检测（超声波）、内窥镜检查，设置腐蚀挂片，监测腐蚀速率。
阴极保护应用： 在特定环境（如海水）中谨慎使用外加电流或牺牲阳极阴极保护，严格控制保护电位范围，避免过保护导致氢脆。
涂层保护： 在某些非传热关键部位或特殊工况下，可考虑使用高性能防腐涂层作为辅助防护。
总结
钛换热器虽性能，其可靠运行仍依赖于对潜在问题的深刻理解与系统防控。通过精心选材设计、严格工艺控制、维护清洗以及主动监测防护的综合策略，可以有效化解点蚀、氢脆、结垢、机械损伤及电偶腐蚀等风险。唯有如此，方能充分发挥钛材优势，保障设备长期稳定运行，延长其使用寿命，为生产过程提供坚实的支撑。定期维护与管理，是钛换热器保持佳性能的不二法门。
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