循环冷却水体系下的管壳换热器是石油化工领域应用十分广泛的传热设备。在设备使用中,换热器管子与管板连接处的缝隙部位最易发生腐蚀泄漏问题。国内外学者对于这类缝隙腐蚀机理的研究主要基于管子与管板理想间隙,而对管子与管板尺寸偏差和存在表面粗糙度的非理想间隙缺少研究。本文对循环水体系下的管壳换热器管子与管板之间多因素耦合缝隙腐蚀问题进行研究,着重考虑非理想间隙的影响,能够更好地解决实际工程中的换热器腐蚀失效问题。首先研究了换热器管子与管板理想缝隙电化学腐蚀过程。利用SCDM软件建立管子与管板理想缝隙二维简化模型;选用COMSOL软件电化学腐蚀模块,对0Cr18Ni9材料的管子与管板在循环水体系下的缝隙腐蚀进行数值模拟研究,得到不同温度和时间下沿缝隙深度方向溶液电位、电极电位、腐蚀量、电极腐蚀速度以及溶液Cl-浓度的分布情况。其次,研究了换热器管子与管板尺寸偏差非理想缝隙腐蚀。依据GB/T 151-2014《热交换器》和GB/T 13296-2013《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》计算分析了管子与管板尺寸偏差,得到单位面积间隙液体量的参数范围,对间隙内部在不同液体量下的腐蚀行为进行数值模拟研究。研究发现:随着换热器管子与管板尺寸偏差的增大,缝隙中底部的腐蚀程度有所差异,电极腐蚀速度逐渐增大,腐蚀程度缓慢加重。进一步研究了换热器管子与管板粗糙表面非理想缝隙腐蚀。建立二维和三维粗糙表面微凸体不接触情形和接触情形下的缝隙腐蚀模型,利用COMSOL软件模拟研究了60小时内粗糙表面微凸体接触和不接触数目以及微凸体接触面积对缝隙腐蚀的影响规律。最后,采用定性与定量的分析方法对多因素耦合理想间隙与非理想间隙经60小时的腐蚀结果加以对比。研究发现:理想与非理想缝隙腐蚀沿整个缝隙深度方向,缝口位置腐蚀最为严重,电极形貌发生变化。但相比于理想间隙,粗糙表面非理想间隙下各腐蚀表征量结果略大。其中微凸体接触和不接触时电极腐蚀速度增长率分别约为0.68%和0.59%;不同接触面积下电极腐蚀速度增长率约为1.49%。管壳换热器管子与管板尺寸偏差和存在表面粗糙度的腐蚀研究过程,能够为非理想缝隙腐蚀提供科学的研究方法。依据此方法,最终发现换热器管子与管板的尺寸偏差和存在表面粗糙度的情形对于缝隙腐蚀的影响较小。