低溫工況板式換熱器介質間內漏：隱蔽風險溯源，精細排查保安全

來源：發布時間：2025-09-10

低溫工況（≤-10℃）下板式換熱器介質間內漏（冷熱介質通過板片缺陷或密封失效混合）具有極強隱蔽性，初期易被忽視，長期運行會導致低溫介質污染（如氫能混入空氣、電解液混入冷卻水）、設備腐蝕（如酸性介質混入低溫水），甚至引發（如可燃低溫介質與空氣混合）等重大安全事故。某鋰電工廠因內漏導致電解液污染冷卻水系，整批次電池報廢，損失超 300 萬元。從板片低溫脆裂到密封失效，從焊接缺陷到腐蝕穿孔，低溫特因使內漏成因更復雜，通過科學溯源與精細排查，可及時消除隱蔽風險，保障低溫工藝安全穩定。板片低溫脆裂與腐蝕穿孔是內漏的**原因，占比超 60%。低溫下板片材質脆化，沖擊韌性***下降，304 不銹鋼板片在 - 20℃以下沖擊韌性降低 60%，若存在微小劃痕（深度＞0.1mm），運行中會快速擴展為裂紋，某 - 30℃工況的冷庫換熱器，板片劃痕擴展為 2mm 貫穿裂紋，導致鹽水與冷卻水混合，更換 316L 不銹鋼板片（-40℃沖擊韌性≥27J）后內漏消除。低溫介質腐蝕性增強（如 - 20℃時鹽水腐蝕性比常溫高 30%），會加速板片腐蝕穿孔，某低溫鹽水換熱系統 316L 板片運行 1 年出現點蝕穿孔，通過優化鹽水濃度（從 30% 降至 25%）并添加緩蝕劑，腐蝕速率降低 70%，后續運行 2 年無內漏。此外，板片表面鈍化層在低溫下易破壞（如低溫介質沖刷、化學清洗過度），某設備因低溫清洗時酸濃度過高，鈍化層受損，3 個月內出現銹蝕穿孔，重新鈍化處理后恢復耐腐蝕能力。密封系統低溫失效導致介質串流，引發內漏。密封墊低溫老化硬化會使密封面貼合間隙增大，普通 EPDM 密封墊在 - 40℃以下彈性保持率降至 60%，無法阻斷介質滲透，某 - 35℃工況的氫能換熱器，密封墊老化導致氫氣微量滲入空氣側，通過氦檢漏檢測發現泄漏率達 1×10??Pa?m3/s，更換全氟醚橡膠（FFKM）密封墊（-60℃彈性保持率≥75%）后泄漏率降至 1×10??Pa?m3/s 以下。密封墊安裝錯位（如低溫下操作不便導致偏離密封槽）會形成介質通道，某安裝現場因低溫導致密封墊變硬，安裝時出現 2mm 偏移，運行后低溫介質通過間隙串流，重新對齊安裝并涂抹低溫潤滑脂后內漏解決。多流道換熱器中某前列道密封失效，會導致該流道介質與其他流道混合，某四流道低溫溶液換熱器，U 型流道密封墊損壞，工藝溶液混入冷卻流道，拆解后更換對應密封墊并逐一檢測其他流道，確保無遺漏。焊接缺陷與低溫應力釋放加劇內漏風險，需重點關注。大型拼接板片的焊接處若存在虛焊、未焊透等缺陷，低溫下焊接應力會緩慢釋放，導致焊縫開裂，某 - 196℃工況的 LNG 換熱器，拼接焊縫因應力釋放出現 0.5mm 裂紋，引發 LNG 與復熱介質混合，重新焊接后進行低溫時效處理（-196℃保溫 2 小時），消除內應力，后續運行 3 年無內漏。板片與法蘭焊接處低溫下易出現熱應力裂紋，某低溫設備法蘭焊接處因溫度驟變（從常溫直接通入 - 40℃介質）出現裂紋，采用梯度降溫（每 10 分鐘降 5℃）并重新焊接，熱應力裂紋消除。此外，焊接過程中引入的雜質（如氧化鐵）在低溫下會加速腐蝕，形成內漏通道，某焊接處因雜質導致局部腐蝕，通過無損檢測（UT）定位后修復，內漏問題解決。低溫工況下內漏排查需采用專業方法，突破隱蔽性難題。介質濃度檢測可精細定位內漏，如在冷卻水中檢測電解液離子濃度、在空氣中檢測氫氣純度，某鋰電工廠通過檢測冷卻水中鋰離濃度，發現內漏并鎖定泄漏流道，比傳統壓力檢測提前 7 天發現問題。低溫水壓試驗（用 - 10℃乙二醇溶液，壓力 1.5 倍設計壓力）結合氦檢漏技術，可檢測微小泄漏（泄漏率≤1×10??Pa?m3/s），某氫能換熱器通過該方法，發現 0.1mm 板片微裂紋，避免氫氣泄漏風險。溫度場監測可輔助判斷內漏，內漏部位因介質混合會出現局部溫度異常，某低溫換熱器通過紅外熱成像儀，發現局部溫度比正常區域高 5℃，拆解后確認板片穿孔，及時修復。預防低溫內漏需建立全周期管控機制：選型時優先選用耐低溫、抗腐蝕材質（如鈦材、316L 不銹鋼）；安裝時確保焊接質量，進行 100% 無損檢測；運行中定期監測介質濃度與溫度場，每季度進行氦檢漏；停機時徹底排空流道介質，避免低溫腐蝕與凍裂。某新能源產業園通過這些措施，低溫換熱器內漏故障發生率從每年 8 次降至 1 次，未再發生因內漏導致的安全事故與經濟損失。低溫工況板式

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