對浮頭式換熱器失效及其故障的分析

高影（大慶石化公司能源管理中心，黑龍江 大慶 163000）

對浮頭式換熱器失效及其故障的分析

高影
（大慶石化公司能源管理中心，黑龍江 大慶 163000）

本文就浮頭式換熱器失效原因及其故障原因進行粗淺分析，可為廣大同行在浮頭式換熱器的故障處理上提供有益參考。

浮頭式換熱器；失效；故障分析

浮頭式換熱器因其管束可以抽出且清洗方便，不會產生溫差應力等優點，備受青睞并被廣泛應用于石油、化工等行業。然而，由于其管程內外介質的壓力不同，在介質的腐蝕、沖刷下，換熱器常常出現故障，嚴重地影響生產裝置的正常運行，影響整個企業的經濟效益，因此，如何掌握浮頭式換熱器失效及其故障產生的原因，進而解決故障問題已成為企業生產運行中不可忽視的重要問題。筆者結合個人實踐工作經驗與相關參考文獻，就浮頭式換熱器失效及其故障原因進行粗淺的分析，希望通過筆者的闡述，能夠為廣大同行在浮頭式換熱器的故障處理上提供一些有益的參考建議。

1　浮頭式換熱器失效原因分析

對浮頭式換熱器進行科學合理的失效分析，不僅可以幫助工作人員及時、準確的判明事故發生的原因，找出解決辦法，也能夠為下一次事故的發生預先做好防范措施，最大程度的降低同類事故的再次發生。正因如此，做好浮頭式換熱器的失效原因分析對確保生產運行有著至關重要的影響。目前，在浮頭式換熱器失效分析上，我們主要采取：疲勞分析、腐蝕失效分析、殘骸分析、統計分析以及系統分析。其中，疲勞分析與腐蝕失效分析為目前一般性失效事件中應用最為頻繁的。疲勞分析是指在壓力的交變下所引發的機械應力突變，以及在溫度交變情況下所引發的溫差應力交變。腐蝕失效分析則是指在和介質接觸的器壁，因為介質的不斷腐蝕而造成了損壞。而在重大、惡性失效事故中，殘骸分析、統計分析和系統分析則為主要應用手段，其中殘骸分析是最常用的方法之一。而尋找破損件、斷裂源位置及分析斷裂源產生的原因及其影響因素則是殘骸分析法中的關鍵技術所在。尤其是通過分析，我們可以清楚的看到，引發浮頭換熱器失效的主要原因包括以下幾點：第一，設計本身就存在不合理性，以至于在實際工作中由于工作壓力過大，而造成失效；第二，在生產制造中，由于制造工藝存在問題，以至于整個換熱器的結構、尺寸均不合理，且表面質量較差，殘余應力過大造成失效問題；第三，在換熱器材料的選擇上，其材質性能不合格或者存在嚴重的質量問題，而造成后期使用上的嚴重失效事故；第四，在實際使用過程中，由于使用不當而造成的人為失效故障問題；第五，由于設備老化、超過服役期限而造成的自然失效。

要想做好浮頭式換熱器的失效分析，我們不能僅靠其中任何一項原因單純的進行診斷與研究，而是應該將所有的情況都要考慮進去，進行綜合的考評并得出結論，如在發生失效事故以后，要及時的收集到所有失效現象與特征，并對這些數據進行歸納、分析，去偽存真。然而，在用排除法與求證法，經過若干實驗不斷的縮小失效原因，進而初步得到失效原因結論。此時還不能確定失效原因的時候，還應該根據所得的初步結論，進行進一步的驗證與求解，最后得出最為公正、準確的科學結論。

2　浮頭式換熱器的故障原因分析

通過數據分析與相關的調查，我們可以看到，在浮頭式換熱器的實際使用過程中，往往會出現一些故障，如：管箱內發生泄漏、管束及連接處出現泄露、法蘭發生泄漏、腐蝕性泄漏及堵塞等情況。這些都嚴重影響到浮頭式換熱器的正常運行與工作。若想切實解決這些故障問題，就必須了解產生故障的原因。

第一，造成浮頭式換熱器管箱內發生泄漏故障的主要原因包括以下幾點：由于管板與隔板之間的連接不緊密而造成泄漏故障；管程與管箱蓋板之間的密封不嚴而出現泄露故障；隔板與殼體之間的連接不緊密而造成的泄漏故障。

第二，造成浮頭式換熱器管束發生泄漏故障的主要原因包括以下幾點：因為管束的不斷振動，而導致管子逐漸變薄，最終造成磨損失效；由于長年的污垢沉積，而使得有害離子不斷濃縮，最終導致管壁被腐蝕而穿孔造成故障。

第三，造成浮頭式換熱器法蘭密封面發生泄漏的主要原因與墊片殘余壓緊應力、墊片內外側壓差及密封寬度，螺栓預緊力等因素有直接聯系。因此，要想解決這一問題，在實際工作中，我們可以采用合適的密封結構、合理的墊片形式及墊片材質，這才是解決浮頭、管箱泄漏的關鍵。

第四，造成浮頭式換熱器堵塞的主要原因包括以下幾點：外來雜質引起的堵塞，如泥沙、上游沖來的垢物和腐蝕物；本身腐蝕物堆積所致；介質中的微生物結垢堆積及介質本身形成水垢。尤其是通過分析，可知90％以上的浮頭式換熱器都在不同程度上存在著污垢堵塞問題，一旦出現此種問題，不僅會嚴重影響浮頭式換熱器的熱性能，還會大大降低熱效率，增加運行成本，同時，處理結垢也會進一步增加企業的清洗成本。

3　結語

本文對浮頭式換熱器的失效原因以及故障原因進行了粗淺的分析，希望通過筆者的闡述，能夠讓更多的人清楚的認識到，在實際應用中因為浮頭式換熱器的管束可以直接抽出來且容易清洗，又不會受到溫差應力的影響而在化工裝置中備受青睞，廣泛應用于各個制造業之中。浮頭式換熱器能否穩定運行，已成為確保機械設備順利周期運行的關鍵和生產運行中不可忽視的重要問題。通過本文的粗淺探討，能夠為廣大同行進一步了解浮頭式換熱器的實際應用情況做出有益的參考。

［1］ 周濤.浮頭式換熱器失效分析與延壽技術［D］.西安：西安石油大學，2011.

［2］ 周濤，徐東，李小紅.浮頭式換熱器失效及故障分析［J］.甘肅科技，2009，（07）：23.

The Floating Head Heat Exchanger Failure and Its Failure Analysis

GAO Ying
（Daqing Petrochemical Co energy management centre，Daqing163000，China）

In this paper，floating head heat exchanger failure causes and failure cause of superficial analysis，for the majority of peers in the floatinghead for the fault treatment ofthe heat exchanger toprovide a useful reference.

Floatinghead heat exchanger；Failure；Failure analysis

TG434

B

1674-8646（2015）08-0008-01

2015-07-09