石油煉化裝置換熱器現場維修管理措施研究

趙 星

（中科（廣東）煉化有限公司，廣東湛江 524000）

0 引言

熱交換器是一種傳熱設備，它們極為常見且數量眾多。由于熱交換器的耐壓和耐溫性變化很大，因此發生故障的可能性也很高。石化生產的連續性需要現場換熱設備的維修。在實際生產過程中，熱交換器的現場維護還存在維護效率低、施工質量差等問題，需要進一步優化以提高實際效率。

1 換熱器的相關理論概述

1.1 換熱器工作原理

不同的熱交換器具有不同的傳熱原理。根據傳熱原理，有表面熱交換器、再生式熱交換器、間接流體連接式熱交換器和直接接觸式熱交換器。加熱器都遵循熱平衡定律，即熱量會自發地從高溫物體轉移到低溫物體。熱交換器中有兩根傳遞熱量的管子。其中之一具有高溫并充當熱源。熱量通過管道傳遞到另一個加熱到低溫的源。另外，在加熱源和被加熱源之間設置有控制閥，該控制閥可以調節傳熱所需的程度和時間以控制被加熱源的溫度。

1.2 換熱器的類型

（1）管式換熱器。根據不同的管連接方法，它進一步分為管式熱交換器和殼式熱交換器。管式熱交換器由不同尺寸的圓管組成，U 形管用于涂覆圓管和各種部件。套筒型缺陷是指具有較小應用范圍和較小傳熱要求的小型室內建筑，但它們占據的面積較大，連接管道的接頭很多，加熱效率低且容易泄漏。優點是組合方法簡單，維修保養方便，適用于高溫高壓液體。管殼式換熱器的主要組件是管殼、折流板、管板和管盒。管殼的連接方式與管式換熱器相比，管殼式換熱器結構簡單，耐高溫、耐壓，安全性能高，受到大型工業企業的青睞。

（2）板面式換熱器。有多種方式：板式熱交換器，板殼式熱交換器，螺旋板式熱交換器和傘形板式熱交換器。板表面用于熱交換。板的質地不均勻，當流體通過板時會引起干擾，這可以提高傳熱效率。與管式換熱器相比，板式換熱器具有較小的占地面積，從而使房間既美觀又輕巧，并且使用的材料更少。其中，螺旋換熱器的螺旋形狀使流體自動流動并易于清洗，因此得到了廣泛的應用。

2 造成換熱器損壞的原因分析

在熱交換器中，冷流體和熱流體在固體壁表面的兩側流動。來自熱流體的熱量通過對流傳遞到壁表面，然后在壁表面導熱后傳遞到冷流體。為了進一步提高熱傳遞效果，逆流熱傳遞通常用于冷熱流體。在正常情況下，冷流體出口的溫度超過或接近熱流體出口的溫度，但是，在現場操作期間，由于以下原因，冷流體和熱流體的溫度通常是異常的。換熱器故障主要表現為泄漏，例如靜態密封表面的內部和外部泄漏，腐蝕泄漏，管束缺陷，管板腐蝕泄漏等。現場維修通常集中在遺漏的地方。主要以化學和煉油行業使用最廣泛的浮頭式換熱器為例進行優化分析。所謂浮頭式換熱器，是指兩端的管板，一端未與殼體連接，這一端稱為浮頭。加熱管時，管束和浮頭可在軸向自由伸縮，完全消除了溫差。浮頭換熱器的浮頭端部結構主要包括缸體、外罩側法蘭、鉤環、浮頭罩、頭管板的組合浮動和鋼環。其結構包括以下部件：①正式包裝盒；②管子的進出口；③官盒的法蘭；④管子的進出口；⑤浮頭端蓋上的小墊片；⑥小浮頭墊片；⑦小浮頭；⑧一個小的浮頭帽；⑨腰墊。

隨著社會經濟的飛速發展，換熱器的新結構和新材料不斷涌現。為了滿足社會發展需要，紐約州對某些類型的熱交換器提出了明確的標準。一個好的熱交換器在設計或選擇時必須滿足以下要求：①合理了解所需的工藝條件；②結構必須安全可靠；③易于制造，安裝，操作和維護；④經濟合理。浮頭式換熱器以其良好的可靠性和廣泛的適應性，在長期使用中積累了豐富的經驗，進一步促進了其自身的發展。直到現在，它仍然在各種類型的熱交換器中占據重要地位。

2.1 介質腐蝕

根據相關統計，對熱交換器的90%的損壞是由于腐蝕的影響，包括化學腐蝕對物理分解的影響。例如：換熱器中包含管側的環丁砜、碳氫化合物、水和其他材料。當溫度達到220 ℃時，環丁砜溶劑在加熱時易于分解形成二氧化硫，然后與水反應生成酸性H2SO2和H2SO3。腐蝕設備隨著時間的流逝，很容易引起設備故障。

2.2 操作不當

在安裝和使用叉車、反向鏈或金屬電纜的過程中，設備的涂層被劃傷；清洗外殼側面的油漬時，使用蒸汽或50 MPa 的高壓噴槍會損壞設備的涂層；進水時間限制會導致設備過熱并損壞涂層，從而降低設備的防腐能力。

2.3 材料選擇問題

不同的材料價格不同，使用效果也大不相同。例如，管道由不同的材料制成，例如不銹鋼、銅和鎳合金、鎳、鈦和鋯基合金，不同材料的管道具有不同的防腐能力，因此設備損壞率與所選材料密切相關。

3 優化換熱器現場維修效率的管理措施

在提高換熱器現場維修效率的管理措施方面，首先要做到維修方案的標準化編制，并依據相關維修工序有條不紊的進行。在工作期間，由于程序選擇和細節處理，效率存在一定差異。總結了以下維護程序，操作內容按以下順序進行：①故障判斷；②泄漏法蘭的預應力；③泄壓絕緣；④拆下小的浮頭蓋；⑤管道管理初步泄漏測試；⑥預置小浮頭；⑦拆除小浮頭；⑧拆下管盒；⑨檢漏和管束堵塞；⑩從傳熱管中取出束；?重新安裝管束；?重新安裝燈管箱；?填充小浮頭；?管道側靜水壓試驗；?重新安裝小浮頭蓋；?箱側靜水壓試驗；?現場清潔和交付。

技術方面，基于多年工作經驗總結提高換熱器現場維修效率的建議。

（1）定期檢查和清潔熱交換器。首先應定期檢查熱交換器并及時處理問題。其次，必須定期使用物理和化學方法清潔熱交換器。一方面，如果熱交換器長時間工作，水垢會殘留在管壁表面，這會增加水流阻力并影響熱交換效果。另一方面，在熱交換器的操作過程中，設備中會形成某些腐蝕性物質。及時清潔以減少腐蝕性物質對設備造成的損壞。

（2）加強人員的專業素質培養，提高專業人員的素質，以提高安裝和維護的質量。首先，減少安裝過程中的碰撞，避免刮傷涂層；其次，根據介質的不同特性和溫度，在對換熱器芯進行靜水壓測試合格后，可以進行組裝，多道次表面處理和涂覆。再次，熱固化處理，以提高設備的防腐性能。最后，應選擇專業的維護人員進行維護，以盡可能縮短維護時間。一種是確保公司的經濟利益，另一種是減少由于維護過程中的水淹和其他問題引起的設備高溫甚至設備損壞。當設備出現裂縫時，維護專家可以迅速確定故障原因并采取維修方法。舉例說明：根據故障情況決定使用斜角牛排修復方案。有經驗的維護人員的第一步是確定他們是否滿足設備的工作壓力和溫度要求。第二步將去除原始焊縫，清理管子末端的裂紋，確定傳熱管末端的高度和管板的平面，然后計算傳熱管的軸向應力。根據理論依據，會選擇合適的一種。在過程結束時，對熱管的末端和其他地方進行處理，以確保溫度符合要求并完全消除了缺陷。在準備好所有焊接工作之前執行焊接維護，以提高維護效率。

（3）選擇正確的材料。由于熱交換器在高溫、高壓和高腐蝕環境下工作，因此設備的質量和安裝所用的材料直接影響其操作和維護的結果。嘗試使用耐高溫、耐高壓和耐腐蝕的材料。首先，它可以增加設備的使用壽命。其次，熱交換器的大部分損壞是由腐蝕引起的。選擇具有良好防腐性能的材料可以減少設備損壞的可能性和維護量，從而使維護人員可以有更多的時間來調查更多的維護問題。

4 結語

換熱器維修造成的停機時間損失巨大，因此所有公司都專注于提高現場維修效率。大多數換熱器故障是由腐蝕引起的，因此，必須從源頭出發，提高材料和安裝行業中熱交換器的防腐能力；必須從根本上提高熱交換器的防腐能力；必須提高維修人員的專業技能。專業的維修人員可以快速確定設備故障的原因，并采取糾正措施以在最短的時間內完成維修任務；最后還要注意維護并延長設備壽命。