管壳式换热器失效分析及解决措施.pdfVIP

维普资讯 《化工装备技术》第27卷 第 4期 2006年 47 管壳式换热器失效分析及解决措施 孙 勇 (徐州工业职业技术学院继续教育学院) 摘 要 管壳式换热器是石油、化工生产 中广泛使用的换热设备，由于结构、使用 条件的多样性，在使用过程 中可能会发生多种形式的失效。针对管壳式换热器常见 的失效形式，分析引起失效的原因，提 出预防及解决措施 ，并为管壳式换热器的设 计、制造和使用提 出建议。 关键词 管壳式换热器 管子 管板 失效 腐蚀 在各种换热器 中，钢制管壳式换热器 以其结构坚 开槽，槽 问距和槽宽为 8～9mm。这样，就使得管子与 固、可靠性高、适应性强等优点在换热器的生产和使用 管板之间的胀接面积相对减少 ，管板的厚度必须加大 中一直 占主导地位 。但 由于其结构的复杂性和使用条 才能保证连接可靠 。而且 ，液压胀接对管孔及开槽的精 件的多样性 ，换热器常出现多种形式的失效。从结构上 度要求特别严格。由于管板孔加工是大批量生产 ，必须 分析 ，易发生失效的部位是管子和管板 的连接处；从受 保证 100 无缺陷才行。失效后若采用胀管修复，由于 力角度分析 ，简体和管板 的焊缝易引起失效；从使用条 腐蚀凹坑的存在，易再次失效 。 件分析，热应力或附加应力、工作介质的腐蚀性、换热 1．2 焊接接头 管的振动等，都会造成换热器局部或整体失效。 由于焊接接头热影响区附近 的组织出现塑性变 1 管子与管板的连接失效 形，焊接易形成较大的残余应力和应力集中，使管子与 根据换热器使用条件的不同，管子与管板的连接 管板连接接头处失效泄漏。因此施焊时须打磨管端，清 接头形式可分为胀接、焊接和胀焊并用三种。接头形式 理焊接区域的油、水、锈等污物以防止结点污染，控制 不同，失效形式也有差异。 焊接过程避免发生烧穿或未焊透等缺陷；采取焊前预 1．1 胀接 胀 以减小管子与管板孔之间的间隙；根据管板直径大 (1)机械胀接 小将焊接部位分成若干个区域，焊接时由中央开始以 这种连接易使换热管产生过胀或欠胀 ，换热管内 放射形在对角区域 内按顺序焊接，以防止焊接变形和 壁易产生加工硬化 ，换热管与管板的连接处在其整个 减小残余应力。 连接的长度上应力分布不均匀 。在温差变化和应力的 1．3 胀焊并用 作用下，只要有微小的加工缺陷，如管孔纵向划痕，腐 这种连接方式实现 了焊接和胀接的优势互补 ，具 蚀介质的微量侵入就会使换热管与管板的连接失效。 备抗反复热冲击及腐蚀、提高接头的抗疲劳性能和消 若发现不及时，壳程冷却水渗入管程后，会引起大片管 除间隙腐蚀等优点。但是，胀焊并用时操作要求高，一 子与管板 的连接失效，此时修复就比较困难。 般用于操作条件 比较苛刻的场合。 (2)液压胀接 GB151—1999标准中规定，对于设计压力小于等 液压胀接时管子不易产生过胀 ，胀接部位不产生 于 4MPa、设计温度低于 300℃的换热器 ，可采用胀接 窜动，管子与管板连接处在整个长度上的应力分布是 结构；对于振动较小和无间隙腐蚀的场合，可采用焊接 均匀的。根据液压胀接原理及 GB151—1999规定，为 结构 ；而对于密封性能要求较高，承受振动或疲劳载 保证胀接时管板与管束连接的可靠性，胀接时管板应 荷，有间隙腐蚀，采用复合管板的场合，应当采用胀 *孙 勇．男，1965年 4月生。讲师。徐州市．221006。