文档介绍：1
管壳式换热器失效分析及其相关探讨
刘理舒
(山东鲁南水泥有限公司,滕州 277531)
摘要:阐述了管壳式换热器常见的失效形式,分析了各种失效的原因,提出了预防措施,并介绍了管壳式换热器失效的在线
检测方法,为管壳式换热器在今后公司生产中的使用提供了有益借鉴。
关键词:管壳式换热器;失效分析;预防措施;在线检测
中图分类号: TQ172. 6 文献标识码: B 文章编号: 1003 - 1324 (2008) 01 - 0024 - 03
管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热上分析,易发生失效的部位是各构件间的连接处,如
交换设备。由于它结构坚固,且能选用多种材料制管子和管板的连接处;从受力角度分析,在结构的曲
造,故适应性极强。管壳式换热器广泛应用于各个面不连续,尤其是应力突变处往往由于存在附加应力
行业,在水泥生产企业常用作设备稀油站的油冷却而引起失效,如筒体和管板的焊缝处;从使用工况分
器,用作车辆发动机油冷却器等。长期以来,钢制管析,由于高温高压而引起热应力或附加应力、工作介
壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强和选质具有腐蚀性、频繁地开停机而引起换热管的流体诱
材广等优点在换热器的生产和使用数量上一直占主导振动等,都会造成筒体、换热管甚至整机失效。
导地位。随着强化传热等技术的发展,管壳式换热 2 1 管束失效
器在制造技术和传热性能上也不断提高。然而,由(1)管束腐蚀和磨蚀失效
于结构的复杂性和使用工况的多样性,也常常出现换热器的失效大多数是由腐蚀引起的。最常见
换热器的局部失效甚至整体报废。的腐蚀部位是换热管,然后依次是管板、换热器封头
及小直径的接管。
管束腐蚀和磨蚀失效的主要原因有: ①污垢腐
蚀; ②流体有腐蚀性; ③管内壁有异物积累而发生局
部腐蚀; ④管端发生缝隙腐蚀等。
预防措施包括: ①定期清洗管束; ②合理选材;
③在流体中加入缓蚀剂; ④在流体入口设置过滤装
置和缓冲结构等。
图 1 简单的管壳式换热器工作示意图
(2)传热能力下降
2 管壳式换热器零部件失效形式在换热器运行过程中,由于工作介质的硬度较
及预防措施高,或流体中含有颗粒物、悬浮物,都会导致管束内、
管壳式换热器的主要零部件包括:筒体、封头、外壁严重结垢。随着污垢层的增厚,传热热阻很快
管束、管板、折流板、接管、法兰等,在不同的工况和增大,严重时污垢将会使工作介质流道阻塞,从而导
介质环境下,可能会发生多种形式的失效。从结构致换热能力迅速降低。
· 24· 2008年第 1期《山东建材》
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预防的方法是: ①充分掌握易污部位、致污物质介质本身的酸碱性具有腐蚀性之外,工作介质的腐
及污垢程度,进行定期检查; ②当流体很容易结垢蚀性,以及壳体或管子存在拉应力,管子与管板之间
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时,必须采用容易检查、拆卸和清理的设备或结构。存在缝隙等都会加速腐蚀,进而引起换热器失效。
(3)管束泄漏预防措施主要有:减小缝隙,选择耐蚀材料,提高焊
在换热介质腐蚀、应力腐蚀、间隙腐蚀或碰撞、缝质量,定期清洗,流体中加人缓蚀剂,控制系统的
磨损等情况下,管子上将产生微观裂纹,如果存在高温度波动,减少法兰连接。
拉应