管壳式换热器管束失效形式预防措施及在线检验方法.pdf

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1、设备运维管壳式换热器管束失效形式预防措施及在线检验方法颜焱(福斯特惠勒(河北)工程设计有限公司，河北石家庄050000)摘要：随着现代化建设步伐的不断加快，作为石油化工领域可重复使用的换热设备之一，管壳式换热器发挥重要作用，并得到了广泛的应用。但由于商品时代的快速增长，这种材料的特点影响，使换热器将因不同的材料选择，加工制造不合理，使用不当等诸多因素的影响，换热器效果现象并不少见。换热器的失效会给企业带来不可估量的经济损失，因此分析管壳式换热器的原因、形式及失效问题具有重要意义。本文介绍了管壳式换热器的常见故障模式，故障产生的原因及预防措施，

2、并介绍了管壳式换热器的故障在线检测方法，为设计提供参考，制造和使用的管壳式换热器提供借鉴。关键词：管壳式；换热器；管束失效；预防1管壳式换热器管束失效形式及预防措施裂缝形式腐蚀的过程。应力腐蚀主要有三个条件：拉伸应力、特定介质环境、金属组织的特定成分。防止应力腐蚀的主要措管壳式换热器的主要部件包括气缸、传热管、管、管板、挡施：消除拉应力，如装配应力可以通过热处理等方法消除；控板、头等，在不同的条件和介质环境中，可能会出现各种形式的制介质的浓度和温度；合理选择，如高纯度铁素体不锈钢和其故障。他材料的传热管制造使用。(1)振动失效壳程流体流速的提

3、高及换热器经常开停会导致管束的诱导振动，最后管束失效。由于管束和挡板的支撑2管壳式换热器故障在线检测方法的大小和布置，流体引起的振动的程度各不相同，并且具体的(1)结垢换热器运行一段时间后，如果壁结垢严重，传热失效模式是：①碰撞损坏。当管束的振幅足够大时，传热管相能力下降，传热介质出口温度不能满足设计工艺参数。通过定互碰撞，管束周围的传热管与壳体内壁发生碰撞，使壁面磨损期检查流量和压力温度记录来确定结垢条件是可能的。变薄，最终开裂；②挡板处的传热管被切断。挡板孔与传热管(2)腐蚀和磨损传热介质、污垢、流体流速等都会使换之间有径向间隙。传热管的

4、横向振动引起管外壁与挡板孔内表热器壳与换热管、外表面的腐蚀磨损。外壳通常由超声波测厚面的摩擦。如果挡板厚度小，加热器产生“锯切”效应，在短时仪或其他非破坏性的量具，测量从外部和估计产生腐蚀，变薄间内传热管“切”局部故障；③疲劳失效。换热管本身材料有的外壳零件。对于非磁性换热管最有效的诊断方法是涡流检缺陷或因腐蚀而磨损缺陷，在交变应力引起的振动中，主应力测的使用，可以测量换热器的壁厚减薄，而且还可以测量缺陷方向在裂纹方向上会迅速膨胀，从而导致传热管的疲劳失效。的厚度。预防措施：①合理开停机。②优化结构设计，减少折流板(3)泄漏换热管中部由于腐蚀

5、、诱导振动等原因发生破间距，增加墙的厚度和隔板厚度；③管上的挡板和一个紧密配裂，管端由于腐蚀、高温蠕变、疲劳破坏等原因使换热管与管板合的传热管，控制间隙。的连接处泄漏，可通过低压流体出口取样分析其颜色、粘度、比(2)腐蚀磨损失效腐蚀是壳管式换热器的主要失效形重来检测管束的泄漏和破坏情况。如果低压介质为水或气体，式。腐蚀的主要类型有：均匀腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、则通常采取就地排液的方法加以直观判断。腐蚀、缝隙腐蚀、氢腐蚀、双金属腐蚀八种类型。常见的腐蚀部(4)振动传热管与泵、压缩机共振、旋转机所产生的直接位是换热管、管板、换热器头和小直

6、径接管。腐蚀和磨损失效的脉动冲击、流体激振等，均可通过振动试验机或振动测量来确主要原因：①土壤腐蚀；②液的腐蚀性介质；在局部腐蚀发生定振动。③管壁积累的异物；④管流量过大和磨损；⑤管端缝隙腐蚀等。3结语预防措施：①工艺介质的酸和碱，在换热器的设计选型做这些预防措施和处理方法，避免了换热器的有效性起着非了相应的考虑，所以一般只引起不均匀腐蚀，腐蚀失效的主要常重要的作用，但由于该换热器内部操作的复杂性，使故障交原因。②氧腐蚀。换热器大多由碳钢制成，溶解氧在冷却水中产错连接和一定的关系和影响有多种形式，产生了各种各样的实生的氧极腐蚀极为严重。预防措

7、施：冷却水尽可能的氧气；使施措施无法在一个和谐的统一的方式进行。根据这种情况，我用铬锰钢和其他钢的抗氧化腐蚀能力。③氢腐蚀。在高温高压们应从各个方面考虑换热器的选择，对其加工、安装、使用、老氢环境中，金属中的碳与氢气发生反应生成甲烷气体。此外，化、维护等应采取及时有效的措施，确保换热器“安全稳定、高在低温度和低压力下，溶解在铁晶格中的氢原子很容易聚集成效运行”。氢分子。如果生成的气体位于金属深处，会引起氢裂解。注意事项：减少氢气浓度。④硫腐蚀。硫主要以硫化氢的形式，水中的参考文献：硫化氢和10ppm或更高浓度，如果低于hb235金属材料的硬[

8、1]赵石军，黄英，张越.国产首台超大型管壳式换热器设度，它可能产生硫化氢应力腐蚀，金属失效是氢或氢致开裂。预计[J].一重技术，2010,(05).防措施：提高金属