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嘉峪檢測網(wǎng) 2021-04-29 00:18
管殼式換熱器是石油、化工、制藥、食品生產(chǎn)中應用最廣的熱交換設(shè)備，管殼式換熱器以其結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高、適應性強和選材廣等優(yōu)點在換熱器的生產(chǎn)和使用數(shù)量上一直占主導地位。
但是由于其結(jié)構(gòu)的復雜性和使用工況的多樣性，也常常出現(xiàn)換熱器的局部失效甚至整體報廢，換熱器檢修工作量往往占裝置總檢修工作量的50%-70%。本文還總結(jié)老師傅檢維修施工中積累的一些經(jīng)驗，希望對大家今后換熱器檢維修有所指導。
換熱器失效形式
管殼式換熱器的主要零部件包括：筒體、封頭、管束、管板、折流板、接管、法蘭及膨脹節(jié)等，主要的失效形式包括管束失效、管子與管板的連接失效、筒體失效等。
管束失效
1、管束震動失效
為了強化殼程傳熱和減小結(jié)垢，常采用提高殼程流體流速的方法。然而，殼程流體流速的提高往往導致管束的誘導振動，從而管子會發(fā)生碰撞破壞、折流板處管子切開、疲勞失效等情況。
2、管束腐蝕和磨蝕失效
換熱器的失效大多數(shù)是由腐蝕引起的。最常見的腐蝕部位是換熱管，然后依次是管板、換熱器封 頭及小直徑的接管。管束腐蝕和磨蝕失效的主要原因有：污垢腐蝕、介質(zhì)腐蝕、管內(nèi)流速過大而發(fā)生磨蝕、電腐蝕和管端發(fā)生縫隙腐蝕等。
3、傳熱能力下降
在換熱器運行過程中，由于工作介質(zhì)的硬度較高，或流體中含有顆粒物、懸浮物，冷卻水中有藻類、細菌、泥沙等都會導致管束內(nèi)、外壁嚴重結(jié)垢。隨著污垢層的增厚，傳熱熱阻很快增大，嚴重時污垢將會使工作介質(zhì)流道阻塞，從而導致?lián)Q熱能力迅速降低。
4、管束泄漏
在換熱介質(zhì)腐蝕、應力腐蝕、間隙腐蝕或碰撞、磨損等情況下，管子上將產(chǎn)生微觀裂紋，如果存在高拉應力或交變應力，裂紋會迅速擴展而發(fā)生泄漏。
管子與管板的連接失效
根據(jù)換熱器的使用工況不同，管子與管板的連 接接頭形式可分為焊接、脹接和脹焊并用三種。接頭形式不同，失效形式也各異。
焊接時存在的主要問題有：產(chǎn)生焊接缺陷如燒穿或未焊透；焊接接頭處產(chǎn)生熱應力導致應力腐蝕；管子與管板孔之間存在間隙可能引起縫隙腐蝕；焊接不銹鋼材料時在熱影響區(qū)造成金相組織的改變導致耐蝕性驟降。
對于脹接接頭，在脹接過程中存在殘余應力，接頭處可能在具備發(fā)生應力腐蝕的溫度和介質(zhì)條件很快就因應力腐蝕而失效；"脹接連接的抗拉脫力偏低，特別是當使用溫度高于300度時，材料的蠕變會使擠壓殘余應力逐漸消失，連接可靠性難以保證。
脹焊并用實現(xiàn)了焊接和脹接的優(yōu)勢互補，具備抗反復熱沖擊及熱腐蝕、提高接頭的抗疲勞性能和消除間隙腐蝕等優(yōu)點。但是，脹焊并用時操作要求高，一般用于操作條件比較苛刻的場合。
筒體失效
殼體與管子所處的工作環(huán)境基本相同，因而殼體的失效形式有腐蝕（包括介質(zhì)腐蝕、應力腐蝕等）、泄漏、爆炸等。
常見失效形式的處理方法
注意了，下面是整理長期一線檢修的老師傅的實踐經(jīng)驗，十足干貨。
換熱器墊片型式選用
1、執(zhí)行設(shè)計要求的原則
換熱器墊片的選用應依據(jù)設(shè)計圖紙的要求。實際應用時很多換熱器設(shè)計圖樣中為纏繞墊、波齒復合墊片，而往往根據(jù)經(jīng)驗選用高強石墨墊代用，有的場合纏繞墊代用了波齒復合墊片，這種做法是不對的。
因為即便選用的墊片與工況適合，但工藝、操作波動時，承波動載荷的性能不同，所以不能隨意改動設(shè)計墊片型式、材質(zhì)。設(shè)計圖紙中要求管箱、浮頭墊片有分程筋條時，還應要求墊片整體加工。
2、對照標準規(guī)范選用
換熱器墊片選型應參照現(xiàn)行標準規(guī)范，相關(guān)標準有：
GB 151-1999 《管殼式換熱器》P155 附錄H -<墊片>。
JB/T 4704-2000 《非金屬軟墊片》;
JB /T 4705-2000 《纏繞墊片》 ;
JB/T 4706-2000 《金屬包墊片》;
JB/T 4707～-2000 《壓力容器法蘭》。
以上壓力容器的現(xiàn)行標準規(guī)范墊片選用表中無金屬波齒復合墊、高強石墨墊墊片。如選用這兩種墊片可參照《石油化工設(shè)備維護檢修規(guī)程》（第一分冊）P283，SHS 01009-2004 《管殼式換熱器維護檢修規(guī)程》表1 <密封墊片選用表>選型，詳見下表。
U型管換熱器試壓程序
眾所周知，浮頭式換熱器按照規(guī)范試壓為三遍: 管束試壓—管程試壓—殼程試壓。而以往U型管換熱器試壓通常為兩遍，即管束試壓—管程試壓。
由于U型管換熱器是適用于高溫、高壓和高溫差的換熱器，多數(shù)U型管換熱器殼程介質(zhì)為關(guān)鍵工藝介質(zhì)、易燃易爆危險介質(zhì)，新區(qū)煤柴油加氫、制氫、加氫裂化、渣油加氫等裝置含此類U型管換熱器也較多。
因此為檢查管箱側(cè)墊片（管束墊片）的密封效果，保證此類關(guān)鍵換熱器的安全運行，這類U型管換熱器試壓也應試三遍，即管束試壓—管程試壓—殼程試壓。
浮頭換熱器浮頭法蘭平面測量與機加工
浮頭式換熱器發(fā)生內(nèi)漏，管殼程介質(zhì)互串，除管束泄漏外還可能是浮頭法蘭密封泄漏,因此浮頭式換熱器檢維修時應排查浮頭法蘭密封是否泄漏。
首先拆外頭蓋后，向管程充壓，檢查浮頭墊片的密封情況。
浮頭法蘭經(jīng)長時間運行后發(fā)生變形、與浮動管板密封面平行度超標，也能導致浮頭法蘭密封失效而泄漏，因此還必須進行浮頭法蘭密封面的平面度檢測。
如發(fā)現(xiàn)浮頭法蘭變形超差必須進行機加工處理。浮頭法蘭與勾圈相對的端面也要進行機加工（同樣加工量），使之與密封面保持平行。有隔層板的要重新修磨密封端面，保證與浮頭法蘭密封面在一個平面內(nèi)。
當浮頭法蘭變形、平面度超標不能滿足密封要求而導致裝置運行時換熱器內(nèi)漏情況， 例如60萬連續(xù)重整脫C6塔底重沸器E-212（BJS1500）換熱器內(nèi)漏，經(jīng)車床測量密封面平面度差為3mm。圖為機加工后的浮頭法蘭
試壓胎具尺寸的快速確定
換熱器檢維修前需準備好試壓用夾圈、假帽，這就需要確定試壓胎具的幾個主要特征尺寸。夾圈主要特征尺寸：孔心直徑、孔徑及個數(shù)、厚度。
假帽主要特征尺寸：內(nèi)徑Di、深度h 、孔徑及個數(shù)（法蘭式）。換熱器組件拆卸之前，快速準確確定所需試壓胎具的特征尺寸方法有查閱設(shè)計圖紙、現(xiàn)場實測對照標準確定。
1、查閱設(shè)計圖紙
通過查閱設(shè)計圖紙確定夾圈、假帽特征尺寸是最準確便捷的預判方法。夾圈的3個特征尺寸對應圖紙管箱法蘭螺栓孔心直徑、孔徑孔及個數(shù)、厚度。
假帽特征尺寸：內(nèi)徑Di=浮動管板外徑D+2~3mm，深度(即浮動管板伸出殼體長度) =管束長度-殼體長度-固定管板厚度-浮動管板厚度，法蘭式假帽孔徑及個數(shù)對應外頭蓋法蘭（或外頭蓋側(cè)法蘭）螺栓孔徑及個數(shù)。
2、現(xiàn)場實測 對照標準確定
除少數(shù)特殊換熱器的管箱法蘭、外頭蓋法蘭為非標法蘭外，大多數(shù)換熱器管箱法蘭標準為JB/T 4703-2000《長頸對焊法蘭》，外頭蓋法蘭標準為JB 4721-92《外頭蓋側(cè)法蘭》。
可以利用盤尺測量管箱法蘭外徑、外頭蓋法蘭（或外頭蓋側(cè)法蘭）外徑，算出其外徑。同時記錄下現(xiàn)場換熱器螺栓大小及個數(shù)，再對照兩個標準，查對應尺寸得出。
試壓盲板鉆孔
換熱器拆修試壓時經(jīng)常遇到管殼程試壓盲板無位置、堵完盲板后無處排氣的問題，如氣分、催化、蒸餾等裝置的塔底重沸器。有時為了加堵試壓盲板，需要拆除相連管段甚至現(xiàn)場動火割除管線、試壓結(jié)束后再恢復。
遇到這類情況可以采取在盲板側(cè)面鉆孔用于加壓（充水）、試壓系統(tǒng)排氣的方式予以解決，也能夠減少浮頭式換熱器、U型管換熱器三遍試壓時通過拆把殼程法蘭盲板排氣的工作量。
一般情況l=80-100mm，φd= 6、8、10，可根據(jù)盲板厚度H及實際需要確定。盲板厚度除滿足試壓強度要求、鉆排氣孔的需要外，還需考慮夾持盲板的法蘭螺栓長度是否合適，否則需工前準備相應長度、數(shù)量的螺栓。
試壓過程保護螺栓措施
換熱器試壓值通常是最高操作壓力的1.25倍再乘溫度校核系數(shù)，這樣比換熱器運行時壓力要大。試壓安裝夾圈時，為了降低裝拆螺栓的工作量，常習慣性隔幾個孔穿螺栓緊固。
尤其有些壓力較高換熱器把夾圈時還需要用液壓扳手緊固，這樣使得螺柱在緊固過程中受力過大、被拉伸，造成螺母與螺栓粘連從而無法拆除，只能用鋸割方法破壞性拆卸。這樣不但造成換熱器管箱螺栓的損耗，甚至延誤換熱器回裝工期。
因此，安裝夾圈、法蘭式假帽時如果利用管箱螺栓等換熱器本體螺栓，要注意保護螺栓，將螺栓安裝齊全；高壓換熱器用液壓扳手緊固安裝夾圈時，螺栓也要涂抹防咬合劑。
來源：化工707
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