浮头式换热器泄漏原因分析

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1、浮头式换热器泄漏原因分析马岩军（乌鲁木齐石化公司，830019）摘要介绍乌鲁木齐石化炼油分公司II套常减压装置渣油冷却器运行情况，查找易内漏原因，从而针对原因制定相应解决办法。主题词：换热器泄漏温度解决办法浮头式换热器在正常使用过程中，因管束均匀受热，浮头侧可自由膨胀，管束不受特别作用力的影响，如下图所示：受热膨胀低温收缩但如果换热器管束受热不均匀，就会造成部分管束的膨胀或收缩与大多数管束的不同步，从而导致这部分管束产生巨大的热应力，使管束与管板间的焊缝被拉裂而发生泄漏，如下图所示：造成管束膨胀或收缩的原因主要有以下几种：1、投用、停用造

2、成泄漏隐患在这两种过程中，或由于未严格按照操作规程中换热器投用程序执行操作，或由于操作规程中所规定的操作程序本身存在问题，使换热器部分管束受力过大，造成泄漏隐患。如：一般情况下，冷却器为热源走壳程，冷源走管程，在投用冷却器时，如果在管程中还未充满冷却介质时就投上了热源，就会造成顶部尚未充入冷却介质的管子温度上升到与热源查同的温度，远远高于下部的管子温度，从而产生强大的热应力，使管子焊缝拉裂。相反，在停用冷却器时，在壳程介质温度还很高的情况下即切水，可使露出水面的管子温度逐渐上升，当水将切尽时，大部分管子的温度都已升高到热源温度，最底层的几

3、根管子仍在水中，因温度相差较大，热膨胀量不同，造成底部管子受到非常大的拉应力，焊缝是受力的薄弱部分，极易被破坏！解决方案：对操作规程中涉及换热器操作的部分内容进行特别审定和修订，特殊情况应特殊对待。以二常E-148/E-149为例，在渣油进罐区时投用，停进罐区时停用，经常性切换，使管束承受较大的热应力，可采用的方案为：1、每次停用时将换热器渣油侧吹扫干净后再切水，投用时按正常程序操作。防凝顶油时不经换热器而走付线，就可在很大程度上避免管束应力的发生，但不能从根本上杜绝热应力。2、将管束改为U形管，可彻底消除不均匀热膨胀所产生的热应力，避免

4、焊缝开裂。这是最好的解决办法。2、介质因素造成泄漏事例一、冷却水中杂质含量高，生物粘泥量大，使部分管子被堵塞，冷却水不能通过，则这部分管子的温度将升高，产生热应力使焊缝开裂。典型现象为：杂质、泥沙等易在冷却器底部管束内沉积，使冷却器底部的管子焊缝开裂。二常冷却器的泄漏焊缝大多有这一特征。解决方案：临时清洗线清洗机在冷却器的出入口管线上增设清洗接线，根据水质情况，每隔两至三个月或半年，对冷却器进行一次清洗，清除堵塞，工艺流程如下图所示：事例二：重催油浆蒸汽发生器，油浆走管程，因油浆中含催化剂，使部分管子堵塞，堵塞的管子温度将下降，产生收缩应

5、力，将焊缝拉裂。解决方案：1、增加阻垢剂加入量，降低油浆在管束中的结垢倾向。2、将浮头式管束改为U形管束。环境温度导致的换热器垫片部位泄漏换热器密封结构如下图所示：换热器正常热紧后的螺栓表面与壳体表面存在着一定的温度差，如常减压装置的渣油换热器E-133C，在环境温度为-6℃时，测得壳体温度为200℃，法兰表面温度为185℃，螺杆表面温度为144℃。如果此时对法兰及螺栓进行保温处理，则螺栓温度将上升到200℃,温升达56℃，螺栓的热膨胀量将远远超过热紧时螺栓的弹性应变量，使换热器的法兰密封预紧力下降为零，导致换热器泄漏。在冬春交季时，环境

6、温度逐渐上升，螺栓的表面温度也将随气温的上升而上升，使法兰的密封力下降。因壳体温度为恒定值，设法兰间距为固定值，则，当螺栓温度上升32℃时，螺杆膨胀量将使螺栓的预紧应力值下降为零。考虑到弹性石墨缠绕垫片本身具有一定的弹性补偿能力，因此，当环境的平均气温由-10℃达到+15℃左右时，应考虑对高温换热器进行一次热紧，以避免高温换热器发生泄漏着火事件。建议解决方案：为保证在保温节能的同时能够避免换热器的泄漏，可对高温换热器采取如下的保温步骤：1、在法兰表面铺设保温棉毡，使螺栓表面温度上升到与壳体温度相同，与此同时对换热器进行热紧，防止在螺栓升温

7、过程中发生泄漏。2、热紧完毕后，安装法兰保温盖。采取这一措施后，可使换热器的散热损失降至最低，同时，因螺栓被保温后，温度与壳体相同，可避免受外界环境温度的影响，使螺栓松弛泄漏的可能性降至最低。参考文献1石油化学工业部石油化工规划设计院组织编写，冷换设备工艺计算，石油化学工业出版社，P25-472机械工程手册编辑委员会，机械工程手册，第43篇，机械工业出版社