U形管式换热器管束失效分析及防范.pdfVIP

·48 · 化 工 设 备 与 管 道 第 40 卷 U 形管式换热器管束失效分析及防范 周葆红 李言浩 王志亮 蒋霞 薛兆军 (齐鲁石化公司研究院 ,淄博 255400) (齐鲁石化公司机械厂 ,淄博 255400) 摘要 通过对两例 U 形管式换热器换热管管束失效的分析 , 指出了在热应力作用下的应力腐蚀和不良材料在热应力下的脆断分别是 其失效的原因 , 以此为依据得出合理的处理措施 。通过对 U 形管热应力的分析 , 指出了如何通过改变设备尺寸结构减小 U 形管的热应力以及 用来优化设计中的指导意义 ;从材料脆性缺陷的探讨中认识到制造中选用优质材料的重要性 。 关键词 U 形管式换热器 失效 应力腐蚀 脆化 热应力 分析 1 前言 使用情况 : 该换热器投用两年后 , 少数管束发生 管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高 、适应性 少量泄漏 。厂家采用管堵将泄漏 U 形管堵住继续运 强 、材料范围广等优点 , 广泛地应用在炼油 、化工和 行不到一月 , 大量管束发生泄漏 , 设备彻底损坏 , 造 石油化工等行业 。U 形管式换热器具有管束可以自 成停工 。经检查发现泄漏点均发生在 U 形管弯管下 由伸缩 , 不会因为管子与壳体间的壁温差而产生温 半部及与其相连的直管段附近区域 。由于管束表面 差应力 ; 同时管束可以抽出 , 抽出部分重量轻 , 结构 结垢严重 ,无法观察其泄漏点的破坏情况 。 简单 ,造价便宜等优点在工业中应用较为广泛 。 在 U 形管式换热器中 ,管束是最关键 , 同时也是 容易损坏的部件之一 。 在直管式换热器中 , 壳体与管子之间不同的热 膨胀量是结构上发生问题的一大主要根源 。在 U 形 管式换热器中 , 由于壳体与管子之间不同的热膨胀 量而引起的热应力问题已消除 , 但是在 U 形管结构 中却产生了由于管束二直管段不同热膨胀量导致的 热应力问题 。 图 1 E301 结构尺寸简图 在大多数的实际应用情况中 , U 形管的设计要 ( ) 表 1 工艺参数表 某化工厂 具备足够的挠性 , 才能在温度变化不很大的情况下 管程 壳程 使二直管段间温差不致产生高应力 。对于某些 U 形 - ( ) 介质 导热油 甲醇 、去离子水 Cl 0. 1pp m 管式换热器 , U 形管束会有较大的温度梯度 , 这样就 操作压力 0. 6MPa 2. 2MPa 会在 U 形管的弯管处引起较大的热应力 , 从而导致 入口温度 305 o C 125 o C 管束失效 。下面介绍我们在实际工作中遇到的二例 出口温度 300 o C 290 o C 管束材质