摘 要：針對換熱器用途、結(jié)構(gòu)、工作原理做了說明，并對實際生產(chǎn)中換熱器的泄漏位置以及產(chǎn)生泄漏的原因做了分析，并對換熱器泄漏的處理方法、預(yù)防措施、檢修過程中的注意事項進(jìn)行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：列管式換熱器 泄漏 原因 處理

　　一、前言

　　與其它幾種間壁換熱器相比，列管式換熱器占地空間小、導(dǎo)熱面積大、熱交換效果好，結(jié)構(gòu)相對較為簡單、緊湊、造價便宜，列管式換熱器目前被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)。列管式換熱器構(gòu)造主要有殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等部件。所需材質(zhì)，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。某化工企業(yè)在空分、氨吸收制冷、氨合成等工段有大量列管式換熱器使用；該煤化工企業(yè)運行過程中經(jīng)常會發(fā)生換熱器泄露，發(fā)生泄漏后換熱介質(zhì)滲透到蒸汽中或循環(huán)水中，造成工藝參數(shù)波動不僅影響生產(chǎn)穩(wěn)定性，而且直接影響主機(jī)或其他設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，有時候不能及時處理會造成嚴(yán)重的設(shè)備損害事故?？偨Y(jié)這些年某煤化工企業(yè)換熱器故障可以得出，換熱器泄露是換熱器故障的*為主要的原因之一。如何從根本上找出換熱器泄漏的原因，采取相應(yīng)的措施，延緩和減少換熱器的各種不利因素，在保證換熱器正常運行的條件下，加強(qiáng)換熱器的換熱效果意義重大。

　　二、換熱器泄漏的原因

　　列管式換熱器泄漏的表現(xiàn)形式主要分為兩類，一類是在換熱器管體發(fā)生泄漏，另一類在管子端口與管板連接處發(fā)生泄漏。

　　1.管體泄漏

　　1.1 介質(zhì)沖刷

　　當(dāng)管子外面介質(zhì)流動速度過大，管子外壁受汽、水兩相流沖刷變薄，發(fā)生穿孔或受給水壓力而鼓破。另一種原因是受到蒸汽或疏水的直接沖擊。

　　1.2應(yīng)力腐蝕

　　應(yīng)力腐蝕破裂是指拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起的金屬或合金的破裂。其特征是，大部分表面上并未遭破壞，只有一部分細(xì)裂紋穿透金屬或合金內(nèi)部。應(yīng)力腐蝕破裂能在常用的設(shè)計應(yīng)力范圍之內(nèi)產(chǎn)生。引起應(yīng)力腐蝕破裂的重要因素有溫度、溶液成分、金屬或合金的成分、應(yīng)力和金屬結(jié)構(gòu)。

　　1.3 管子周期性振動

　　當(dāng)系統(tǒng)超負(fù)荷運行時，通過換熱器管子間介質(zhì)發(fā)生周期性變化時，具有一定彈性的管束在介質(zhì)周期性壓力變化下產(chǎn)生振動，當(dāng)激振力的頻率與管束自然振動頻率或其倍數(shù)相吻合時，將引起管束共振，使振幅大大的增加，導(dǎo)致管子與管板的連接處受到反復(fù)作用力造成管束損壞。

　　1.4 結(jié)垢或介質(zhì)腐蝕

　　由于管道中蒸汽或其他介質(zhì)含帶的雜志以及其他污染物夾雜管道腐蝕后的物質(zhì)，當(dāng)溫度高于一定值時在管道壁上就會形成積垢。當(dāng)管道中介質(zhì)的溫度越高管道內(nèi)壁結(jié)垢的趨勢就越嚴(yán)重。長期結(jié)垢導(dǎo)致管道流量減小及管道堵通截面積變小，不僅造成管道兩端介質(zhì)壓力損失增大，而且水的流速減小會加劇管道結(jié)垢的趨勢。管道結(jié)垢不僅造成換熱效果的降低，而且還會誘發(fā)管道局部腐蝕導(dǎo)致管壁穿孔形成換熱器的泄漏。另一方面通過某化工企業(yè)氨吸收制冷工藝過程中氨水對換熱器造成的腐蝕來看，介質(zhì)的直接腐蝕，造成管壁變薄，形成爆管和嚴(yán)重泄漏的可能性會大大增加。

　　1.5管道材質(zhì)不良

　　當(dāng)換熱器選擇的材質(zhì)不良時，受到介質(zhì)高溫高壓下的沖擊，材料形成裂變或局部應(yīng)變力交替下形成開裂，另外還存在鋼管存在砂眼或表面不平形成氣蝕沖擊很容易造成管道涂層損壞、脫落，形成管道腐蝕穿孔；當(dāng)管壁厚薄不均，組裝前管子有缺陷，脹口處過脹，管子外側(cè)有拉損傷痕等，在換熱器遇到異常工況時，也會造成換熱器管道損壞、開裂、泄漏。

　　2.管子端口泄漏

　　2.1 溫差過大

　　列管式換熱器在運行過程中，換熱介質(zhì)由于溫度不同，導(dǎo)致?lián)Q熱器兩端溫度有明顯差異。當(dāng)換熱器運行過程中介質(zhì)工況發(fā)生變化，溫度超過涉及范圍時，由于換熱器殼體和管子的熱膨脹系數(shù)不同，會在熱應(yīng)力作用下使得換熱器管子扭曲變彎，迫使管子與管板產(chǎn)生斜紋，繼而在管子端口形成泄漏點。另外在開車或停車過程中換熱器溫升、降溫速度超過規(guī)定范圍，導(dǎo)致管子和管板之間形成較大的應(yīng)力，在這種應(yīng)力作用下管子和管板的連接受到破壞，導(dǎo)致?lián)Q熱器端口發(fā)生泄漏，如果應(yīng)力過大甚至可以導(dǎo)致?lián)Q熱器嚴(yán)重?fù)p壞或報廢。

　　2.2 堵管操作或工藝不當(dāng)

　　當(dāng)部分管道發(fā)生泄漏時，必須進(jìn)行堵管，堵管的方法有錐形塞堵管、脹管堵管、爆炸堵管等通常堵管用錐形塞焊接堵管。在這一過程中，必須注意給要堵的管道打入錐形塞時力道要適中；如果打入錐形塞力量太大，則會導(dǎo)致列管管孔變形，對相鄰管子和管板的連接造成損傷，從而出現(xiàn)新的泄漏點，如果用力太小，則錐形塞不能完全對管道進(jìn)行堵塞，漏點處理不完全。另外針對不同的泄漏采取的堵塞方法也不同，如果堵塞方法不得當(dāng)，則也會引起新的泄漏。

　　三、換熱器泄漏的處理方法

　　1.泄漏發(fā)生以后的處理措施

　　1.1 切換或隔離

　　換熱器泄漏后應(yīng)及時對換熱器進(jìn)行切換隔離處理，如果系統(tǒng)條件不允許，則應(yīng)該降低換熱器負(fù)荷，對換熱器泄漏情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)泄漏加重時應(yīng)果斷進(jìn)行隔離停車，以此減少管子損壞的數(shù)量，減小管道損壞的程度。

　　1.2尋找管道泄漏部位

　　對換熱器泄漏情況進(jìn)行嚴(yán)密檢查，打開換熱器后檢查泄漏的位置，并分析出產(chǎn)生泄漏的原因，制定相應(yīng)的堵管方案。對于端口泄漏，應(yīng)刮去原有焊縫金屬再進(jìn)行補焊，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，消除熱?yīng)力：對于管子本身泄漏，應(yīng)先查清管束泄漏的形式及位置，并選用合適的堵管工藝，堵塞管子的兩個端口。

　　1.3采用合理的堵漏方法

　　無論采用何種堵管工藝，為保證堵管的質(zhì)量，被堵管的端頭部位一定要經(jīng)過良好處理，使管板、管孔圓整、清潔，與堵頭有良好的接觸面。在管子與管板連接處有裂紋或沖蝕的情況下，一定要去除端部原管子材料及焊縫金屬，使堵頭與管板緊密接觸。

　　2. 換熱器泄漏預(yù)防措施

　　2.1 管板泄漏預(yù)防措施

　　首先在換熱器安裝過程中嚴(yán)格檢查，確保管板的厚度，有良好的管孔加工、堆焊、管子脹接、焊接工藝等都必須良好，開車停車時要保證升溫或降溫的速率，運行過程中要嚴(yán)格按照工藝參數(shù)要求，換熱器介質(zhì)不能超過設(shè)備運行參數(shù)，尤其在壓力溫度等方面要嚴(yán)格控制范圍。換熱器水側(cè)要有安全閥防止超壓，檢修上要有正確的堵管工藝。

　　2.2 管體泄漏預(yù)防措施

　　2.2.1預(yù)防管子振動

　　必須限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速；確保管子間有足夠大的間隙，并限制管束自由端的長度。確保工藝參數(shù)穩(wěn)定，防止工藝參數(shù)周期性變化導(dǎo)致管子發(fā)生振動互相摩擦而導(dǎo)致管壁變薄。

　　2.2.2防止管子給水入口端的侵蝕

　　對于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體介質(zhì)，如果流速過低可能導(dǎo)致管路賭塞，堵塞的管道可能增加垢下腐蝕；但流速過高又會使壓力損失增加。因此，選擇合適的換熱器，確保工藝參數(shù)與換熱器相匹配也很重要。

　　2.2.3結(jié)垢腐蝕及介質(zhì)腐蝕

　　通常狀況下?lián)Q熱器管內(nèi)結(jié)垢或者介質(zhì)腐蝕是很難避免的，一方面結(jié)垢后管道會發(fā)生一系列電化學(xué)腐蝕，形成管道的泄漏；另一方面介質(zhì)未經(jīng)過處理與管道直接作用可形成嚴(yán)重的腐蝕，某化工企業(yè)氨吸收制冷換熱器由于氨水中預(yù)處理不到位，造成氨水與循環(huán)水、氨水與蒸汽換熱器經(jīng)常發(fā)生泄漏，因此必須在循環(huán)水中適當(dāng)添加阻垢緩蝕劑，合理的控制工藝參數(shù)，防止結(jié)垢腐蝕或介質(zhì)的直接腐蝕。

　　2.2.4 預(yù)防性堵管

　　進(jìn)行預(yù)防性堵管。建議在堵一部分管的同時在管板上開一定大小的旁路孔，以降低給水流速，減輕腐蝕，此方法在國內(nèi)外多家電廠采用過，證明可以適當(dāng)延長換熱器壽命，減少泄漏次數(shù)。

　　四、小結(jié)

　　要解決換熱器堵管或腐蝕，首先要從換熱器的選型及換熱器材質(zhì)選配上把好關(guān)，另外要調(diào)整好工藝參數(shù)，確保溫度壓力等在換熱器設(shè)備要求范圍內(nèi)，加強(qiáng)介質(zhì)腐蝕控制，并做好定期檢修工作。

　　作者簡介：車慧敏 1984年2月 山西太谷人，助理工程師，目前從事設(shè)備檢修工作。

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