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板式換熱器用純鈦冷沖壓波紋板片的耐腐蝕性能研究

文檔作者：史偉１，２，３，石永祥４楊莉１，２，３，趙江濤１，２，蒙騫１文檔來源：１．蘭州蘭石檢測(cè)技術(shù)有限公司２．甘肅省機(jī)械裝備材料表征與安全評(píng)價(jià)工程實(shí)驗(yàn)室３．甘肅省高端鑄鍛件工程技術(shù)研究中心４．蘭州蘭石重型裝備股份有限公司		更新日期： 2026年05月23日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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研　究石油化工腐蝕與防護(hù)ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ＆ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２１年第３８卷第４期
引用格式：史　偉，石永祥，楊　莉，等．板式換熱器用純鈦冷沖壓波紋板片的耐腐蝕性能研究［Ｊ］．石油化工腐蝕與防護(hù)，２０２１，３８（４）：
１２１４．　　ＳＨＩＷｅｉ，ＳＨＩＹｏｎｇｘｉａｎｇ，ＹＡＮＧＬｉ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｕｒｅｔｉｔａｎｉｕｍｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｈｅｅｔｆｏｒｐｌａｔｅｈｅａｔ
ｅｘｃｈａｎｇｅｒ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ＆ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０２１，３８（４）：１２１４．
板式換熱器用純鈦冷沖壓波紋板片的
耐腐蝕性能研究
史　偉１，２，３，石永祥４，楊　莉１，２，３，趙江濤１，２，蒙　騫１
（１．蘭州蘭石檢測(cè)技術(shù)有限公司，甘肅蘭州７３０３１４；
２．甘肅省機(jī)械裝備材料表征與安全評(píng)價(jià)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州７３０３１４；
３．甘肅省高端鑄鍛件工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州７３０３１４；
４．蘭州蘭石重型裝備股份有限公司，甘肅蘭州７３０３１４）
摘要：通過金相檢驗(yàn)、物相分析、自腐蝕電位測(cè)試等手段研究了板式換熱器用純鈦冷沖壓波紋
板片的耐腐蝕性能。研究結(jié)果表明，純鈦板在冷沖壓后顯微組織中沒有出現(xiàn)新的析出相，其自腐
蝕電位變大，耐腐蝕性能變好。純鈦板耐腐蝕性能提高的主要原因是其表面的鈍化膜經(jīng)冷沖壓后
變得更為致密，從而提高了其自腐蝕電位。
關(guān)鍵詞：板式換熱器；鈦板；冷沖壓；鈍化膜；自腐蝕電位
收稿日期：２０２０１２２９；修回日期：２０２１０３０５。
作者簡(jiǎn)介：史　偉（１９８４—），高級(jí)工程師，主要從事金屬材
料的理化檢測(cè)和機(jī)械裝備的失效分析工作。Ｅｍａｉｌ：ｓｈｗ８９８９
＠１６３．ｃｏｍ
基金項(xiàng)目：蘭州市重大科技專項(xiàng)（２０１７２２０）；蘭州市科技
計(jì)劃項(xiàng)目（２０１９４４８）
　　鈦材由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能，在石油化工
設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是用鈦代替不銹
鋼、鎳基合金或其他稀有金屬作為耐腐蝕材料，在
延長(zhǎng)設(shè)備服役壽命、降低維護(hù)成本、防止產(chǎn)品雜質(zhì)
污染等方面具有十分重要的意義［１］。鈦材換熱
器具備諸多優(yōu)異的性能，如傳熱效率高、占地面積
小、便于清洗等優(yōu)點(diǎn)［２］，因此鈦材常被用于制造
板式換熱器。板式換熱器在制造過程中需要對(duì)板
片進(jìn)行冷沖壓，常見的不銹鋼板片經(jīng)冷沖壓后易
出現(xiàn)形變馬氏體導(dǎo)致其耐蝕性能變差，造成換熱
器腐蝕泄漏［３４］；但對(duì)于鈦板片冷沖壓后其耐蝕性
能的變化缺乏相關(guān)報(bào)道，該文對(duì)板式換熱器用
工業(yè)純鈦ＴＡ１板片的耐蝕性能變化情況進(jìn)行了
分析，為板式換熱器的設(shè)計(jì)選材提供借鑒。
１　試　驗(yàn)
使用ＱＳＮ７５０直讀光譜儀對(duì)鈦板試樣進(jìn)行化
學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表１。從表１可以看出
其化學(xué)成分符合ＧＢ／Ｔ３６２０．１—２０１６《鈦及鈦合
金牌號(hào)和化學(xué)成分》中對(duì)工業(yè)純鈦ＴＡ１的要求。
采用奧林巴斯ＧＸ５１倒置式金相顯微鏡進(jìn)行金相
檢驗(yàn)，采用ＸＲＤ６０００型衍射儀進(jìn)行物相分析，采
用ＣＨＩ７６０Ｅ電化學(xué)工作站測(cè)量自腐蝕電位，試驗(yàn)
介質(zhì)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)３．５％ＮａＣｌ水溶液。
表１　鈦板化學(xué)成分分析ｗ，％
材　質(zhì)Ｆｅ Ｃ Ａｌ Ｖ Ｍｏ Ｃｒ Ｍｎ Ｎｉ Ｔｉ
純鈦ＴＡ１板片≤０．０８２ ＜０．００１ ０．０６３ ０．００３ ０．０１５ ０．０１３ ０．００４ ＜０．００１ 余量
標(biāo)準(zhǔn)要求值≤０．２５ ≤０．１０ — — — — — — 余量
２　結(jié)果與分析
２．１　金相檢驗(yàn)
對(duì)純鈦原始板片和冷沖壓成型板片分別取樣
進(jìn)行金相檢驗(yàn)，如圖１所示。純鈦原始板片和冷
沖壓成型板片顯微組織均為α相，未發(fā)現(xiàn)有其他
析出相產(chǎn)生，晶粒度級(jí)別均為５．５級(jí)，未發(fā)現(xiàn)其他
顯微組織上的明顯差異。
２．２　物相分析
對(duì)純鈦原始板片和冷沖壓成型板片進(jìn)行
ＸＲＤ分析，如圖２所示，對(duì)比原始板片和冷沖壓
成型板片的衍射峰，經(jīng)冷沖壓成型后鈦板中未產(chǎn)
１２
　　
第４期史　偉等．板式換熱器用純鈦冷沖壓波紋板片的耐腐蝕性能研究研究
生新物相。
圖１　鈦板顯微組織
圖２　鈦板ＸＲＤ衍射譜線
２．３　電化學(xué)測(cè)試
分別對(duì)純鈦原始板片及冷沖壓成型板片取樣
進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，如圖３所示。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)純鈦原
始板片自腐蝕電位為－０．４４３５Ｖ，冷沖壓成型板
片的自腐蝕電位為－０．４２４８Ｖ。表明純鈦板片
隨著冷沖壓成型，其自腐蝕電位略有上升，耐蝕性
能并沒有因冷沖壓成型后變差，反而有所改善。
圖３　鈦板極化曲線
鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬，在含氧的介
質(zhì)或空氣中，介質(zhì)溫度在３１５℃以下時(shí)，鈦板片的
表面產(chǎn)生一層致密的、均勻、穩(wěn)定附著力強(qiáng)和自愈
能力強(qiáng)的鈍化膜，該鈍化膜阻礙了介質(zhì)與鈦基體
的接觸，從而提高了其耐腐蝕性［１］４４，［５］。鈦鈍化
膜的腐蝕主要表現(xiàn)為孔蝕，是一種典型的鈍化膜
局部被破壞的腐蝕類型［６］。
對(duì)比未經(jīng)冷沖壓的原始板片和冷沖壓成型板
片，其顯微組織沒有變化，顯微組織均為α相，晶
粒度級(jí)別均為５．５級(jí)，經(jīng)冷沖壓成型后未產(chǎn)生其
他析出相。經(jīng)冷沖壓成型板片的自腐蝕電位略有
上升，表明經(jīng)冷沖壓的純鈦波紋板片耐蝕性能沒
有變差。純鈦板片相較于不銹鋼板片經(jīng)冷沖壓后
其耐腐蝕性能有明顯的優(yōu)勢(shì)。
經(jīng)冷沖壓后其自腐蝕電位提高是因?yàn)殁佲g化
膜在冷沖壓過程中發(fā)生了變化。有研究表明［７］，
鈦鈍化膜外層疏松多孔，而內(nèi)層致密能起到有效
的隔絕作用，冷沖壓過程必然會(huì)使鈦鈍化膜疏松
多孔的外層變得更為致密，讓能夠起隔絕作用的
鈍化膜厚度增加，在純鈦板顯微組織沒有發(fā)生變
化的前提下，提高了純鈦的自腐蝕電位，改善了其
耐腐蝕性能。
１３
　　
研究石油化工腐蝕與防護(hù)２０２１年第３８卷
３　結(jié)　論
（１）經(jīng)冷沖壓成型后的純鈦板波紋板片，顯
微組織未發(fā)生變化，其耐蝕性能未變差，反而變得
更為優(yōu)異。
（２）純鈦板經(jīng)冷沖壓后未產(chǎn)生其他析出相，
鈍化膜外層受力后變得更為致密，其耐腐蝕性能
更好。
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（編輯　馬曉華）
Ｓｔｕｄｙｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｕｒｅｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ
ｓｈｅｅｔｆｏｒｐｌａｔｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ
ＳＨＩＷｅｉ１，２，３，ＳＨＩＹｏｎｇｘｉａｎｇ４，ＹＡＮＧＬｉ１，２，３，ＺＨＡＯＪｉａｎｇｔａｏ１，２，ＭＥＮＧＱｉａｎ１
（１．ＬａｎｚｈｏｕＬＳＴｅｓｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３０３１４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＧａｎｓｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳａｆｅｔｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒ
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３０３１４，Ｃｈｉｎａ；
３．ＧａｎｓｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＨｉｇｈｅｎｄＣａｓｔｉｎｇｓ
ａｎｄＦｏｒｇｉｎｇｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３０３１４，Ｃｈｉｎａ；
４．ＬａｎｚｈｏｕＬＳＨｅａｖｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３０３１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｕｒｅｔｉｔａｎｉｕｍｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｈｅｅｔｆｏｒｐｌａｔｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆ
ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｐｈａｓｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆｒｅｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｅｓｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｎｅｗｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｉｎ
ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｕｒｅｔｉｔａｎｉｕｍｓｈｅｅｔａｆｔｅｒｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇ；ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｆｒｅｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｆｏｒｔｈｅｂｅｔｔｅｒｍｅｎｔｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｕｒｅｔｉｔａｎｉｕｍｓｈｅｅｔｗａｓｔｈａｔｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｏｎ
ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｂｅｃａｍｅｍｏｒｅｃｏｍｐａｃｔａｆｔｅｒｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｒａｉｓｅｄｔｈｅｆｒｅｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｔｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅ；ｔｉｔａｎｉｕｍｐｌａｔｅ；ｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇ；ｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍ；ｆｒｅｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ
１４

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