低速循环工况下腔体底部沉积的晶体,并不会产生像高速料流那样强烈的持续冲刷,但会形成一种磨损机理完全不同的局部侵蚀,很多现场容易把它和常规高速冲蚀混淆。沉积晶体堆积在底部,低速循环的料液流过堆积层表面,上层细小晶体会被流体裹挟,贴着换热板面做滑移滚动,这种颗粒微摩擦会慢慢磨掉换热面表面钝化膜,金属基材失去保护之后,腐蚀反应速率明显加快,属于磨蚀耦合效应,也就是冲刷磨损与电化学腐蚀互相促进。
当循环流速刚好处于临界区间,流体无法把底部大颗粒晶体完全悬浮带走,堆积层表面持续发生颗粒翻动,换热面靠近底部的区域就会反复受到颗粒擦刮。钝化膜刚形成就被细小晶体刮破,新鲜金属持续暴露在含盐原液中,腐蚀产物又会被流体带走,无法形成稳定防护层,腐蚀速度远高于单纯静态浸泡腐蚀。如果换热面存在焊缝、表面划痕这类缺陷,晶体会优先在这些位置聚集,局部磨蚀会进一步放大,出现点状或者带状减薄。
还有一类容易忽略的工况变化,低速运行时底部晶体不是固定不动的,系统真空波动、进料流量小幅扰动、泵的脉动都会造成料液短暂紊动,原本静置堆积的晶体发生滑动,间断撞击换热壁面。这种间断冲击单次能量不大,但长年累月运行累积下来,壁面减薄的痕迹往往集中在腔体下部换热区域,和高速循环那种均匀大面积冲蚀的形貌有明显区别。
晶体堆积还会附带换热热阻升高,壁面温度出现偏移,局部温度上升会加速电化学腐蚀反应,同时温度变化也会改变盐类溶解度,在换热表面持续析出新晶体,晶体附着生长过程中会产生应力,和颗粒磨蚀叠加在一起,进一步损伤基材。如果原液里面含有氯离子这类侵蚀性离子,钝化膜破损之后点蚀风险会显著上升。
长期低速循环下,底部晶体带来的损伤还有一个特点,一旦切换到高速清料模式,原本堆积的大量晶体瞬间被卷起,短时间内会出现剧烈冲蚀,短时间的磨损量甚至超过数月低速微磨蚀总和,这也是很多蒸发器底部换热段在停机清洗或者提流速排渣阶段突发泄漏的诱因。
想要抑制这类损伤,优先控制循环流速下限,保证料流可以把细小晶体维持悬浮状态,避免在底部形成稳定堆积层,同时控制晶体粒径,减少粗大硬晶生成。换热面材质选择上,单纯提升耐腐蚀等级不足以抵抗磨蚀耦合破坏,需要兼顾材料抗微摩擦磨损能力,定期监测底部换热段壁厚,不要长期在临界低速区间持续运行。