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板式换热器用纯钛冷冲压波纹板片的耐腐蚀性能研究

文档作者：史伟１，２，３，石永祥４杨莉１，２，３，赵江涛１，２，蒙骞１文档来源：１．兰州兰石检测技术有限公司２．甘肃省机械装备材料表征与安全评价工程实验室３．甘肃省高端铸锻件工程技术研究中心４．兰州兰石重型装备股份有限公司		更新日期： 2026年05月23日	点击数：
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研　究石油化工腐蚀与防护ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ＆ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２１年第３８卷第４期
引用格式：史　伟，石永祥，杨　莉，等．板式换热器用纯钛冷冲压波纹板片的耐腐蚀性能研究［Ｊ］．石油化工腐蚀与防护，２０２１，３８（４）：
１２１４．　　ＳＨＩＷｅｉ，ＳＨＩＹｏｎｇｘｉａｎｇ，ＹＡＮＧＬｉ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｕｒｅｔｉｔａｎｉｕｍｃｏｌｄｓｔａｍｐｉｎｇｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｈｅｅｔｆｏｒｐｌａｔｅｈｅａｔ
ｅｘｃｈａｎｇｅｒ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ＆ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０２１，３８（４）：１２１４．
板式换热器用纯钛冷冲压波纹板片的
耐腐蚀性能研究
史　伟１，２，３，石永祥４，杨　莉１，２，３，赵江涛１，２，蒙　骞１
（１．兰州兰石检测技术有限公司，甘肃兰州７３０３１４；
２．甘肃省机械装备材料表征与安全评价工程实验室，甘肃兰州７３０３１４；
３．甘肃省高端铸锻件工程技术研究中心，甘肃兰州７３０３１４；
４．兰州兰石重型装备股份有限公司，甘肃兰州７３０３１４）
摘要：通过金相检验、物相分析、自腐蚀电位测试等手段研究了板式换热器用纯钛冷冲压波纹
板片的耐腐蚀性能。研究结果表明，纯钛板在冷冲压后显微组织中没有出现新的析出相，其自腐
蚀电位变大，耐腐蚀性能变好。纯钛板耐腐蚀性能提高的主要原因是其表面的钝化膜经冷冲压后
变得更为致密，从而提高了其自腐蚀电位。
关键词：板式换热器；钛板；冷冲压；钝化膜；自腐蚀电位
收稿日期：２０２０１２２９；修回日期：２０２１０３０５。
作者简介：史　伟（１９８４—），高级工程师，主要从事金属材
料的理化检测和机械装备的失效分析工作。Ｅｍａｉｌ：ｓｈｗ８９８９
＠１６３．ｃｏｍ
基金项目：兰州市重大科技专项（２０１７２２０）；兰州市科技
计划项目（２０１９４４８）
　　钛材由于其优异的耐腐蚀性能，在石油化工
设备中得到了广泛的应用，特别是用钛代替不锈
钢、镍基合金或其他稀有金属作为耐腐蚀材料，在
延长设备服役寿命、降低维护成本、防止产品杂质
污染等方面具有十分重要的意义［１］。钛材换热
器具备诸多优异的性能，如传热效率高、占地面积
小、便于清洗等优点［２］，因此钛材常被用于制造
板式换热器。板式换热器在制造过程中需要对板
片进行冷冲压，常见的不锈钢板片经冷冲压后易
出现形变马氏体导致其耐蚀性能变差，造成换热
器腐蚀泄漏［３４］；但对于钛板片冷冲压后其耐蚀性
能的变化缺乏相关报道，该文对板式换热器用
工业纯钛ＴＡ１板片的耐蚀性能变化情况进行了
分析，为板式换热器的设计选材提供借鉴。
１　试　验
使用ＱＳＮ７５０直读光谱仪对钛板试样进行化
学成分分析，分析结果见表１。从表１可以看出
其化学成分符合ＧＢ／Ｔ３６２０．１—２０１６《钛及钛合
金牌号和化学成分》中对工业纯钛ＴＡ１的要求。
采用奥林巴斯ＧＸ５１倒置式金相显微镜进行金相
检验，采用ＸＲＤ６０００型衍射仪进行物相分析，采
用ＣＨＩ７６０Ｅ电化学工作站测量自腐蚀电位，试验
介质选择质量分数３．５％ＮａＣｌ水溶液。
表１　钛板化学成分分析ｗ，％
材　质Ｆｅ Ｃ Ａｌ Ｖ Ｍｏ Ｃｒ Ｍｎ Ｎｉ Ｔｉ
纯钛ＴＡ１板片≤０．０８２ ＜０．００１ ０．０６３ ０．００３ ０．０１５ ０．０１３ ０．００４ ＜０．００１ 余量
标准要求值≤０．２５ ≤０．１０ — — — — — — 余量
２　结果与分析
２．１　金相检验
对纯钛原始板片和冷冲压成型板片分别取样
进行金相检验，如图１所示。纯钛原始板片和冷
冲压成型板片显微组织均为α相，未发现有其他
析出相产生，晶粒度级别均为５．５级，未发现其他
显微组织上的明显差异。
２．２　物相分析
对纯钛原始板片和冷冲压成型板片进行
ＸＲＤ分析，如图２所示，对比原始板片和冷冲压
成型板片的衍射峰，经冷冲压成型后钛板中未产
１２
　　
第４期史　伟等．板式换热器用纯钛冷冲压波纹板片的耐腐蚀性能研究研究
生新物相。
图１　钛板显微组织
图２　钛板ＸＲＤ衍射谱线
２．３　电化学测试
分别对纯钛原始板片及冷冲压成型板片取样
进行电化学测试，如图３所示。试验发现纯钛原
始板片自腐蚀电位为－０．４４３５Ｖ，冷冲压成型板
片的自腐蚀电位为－０．４２４８Ｖ。表明纯钛板片
随着冷冲压成型，其自腐蚀电位略有上升，耐蚀性
能并没有因冷冲压成型后变差，反而有所改善。
图３　钛板极化曲线
钛是具有强烈钝化倾向的金属，在含氧的介
质或空气中，介质温度在３１５℃以下时，钛板片的
表面产生一层致密的、均匀、稳定附着力强和自愈
能力强的钝化膜，该钝化膜阻碍了介质与钛基体
的接触，从而提高了其耐腐蚀性［１］４４，［５］。钛钝化
膜的腐蚀主要表现为孔蚀，是一种典型的钝化膜
局部被破坏的腐蚀类型［６］。
对比未经冷冲压的原始板片和冷冲压成型板
片，其显微组织没有变化，显微组织均为α相，晶
粒度级别均为５．５级，经冷冲压成型后未产生其
他析出相。经冷冲压成型板片的自腐蚀电位略有
上升，表明经冷冲压的纯钛波纹板片耐蚀性能没
有变差。纯钛板片相较于不锈钢板片经冷冲压后
其耐腐蚀性能有明显的优势。
经冷冲压后其自腐蚀电位提高是因为钛钝化
膜在冷冲压过程中发生了变化。有研究表明［７］，
钛钝化膜外层疏松多孔，而内层致密能起到有效
的隔绝作用，冷冲压过程必然会使钛钝化膜疏松
多孔的外层变得更为致密，让能够起隔绝作用的
钝化膜厚度增加，在纯钛板显微组织没有发生变
化的前提下，提高了纯钛的自腐蚀电位，改善了其
耐腐蚀性能。
１３
　　
研究石油化工腐蚀与防护２０２１年第３８卷
３　结　论
（１）经冷冲压成型后的纯钛板波纹板片，显
微组织未发生变化，其耐蚀性能未变差，反而变得
更为优异。
（２）纯钛板经冷冲压后未产生其他析出相，
钝化膜外层受力后变得更为致密，其耐腐蚀性能
更好。
参考文献
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（编辑　马晓华）
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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