試論列管式換熱器泄漏的原因及處理對(duì)策

馬哲純

摘 要：通過(guò)使用換熱器能夠?qū)崿F(xiàn)溫度不同物料之間的熱量有效交換，因此被十分廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中。可是在換熱器具體應(yīng)用過(guò)程中，因受到設(shè)備自身結(jié)構(gòu)的影響、操作工藝間存在的差別等因素，造成換熱器在長(zhǎng)期應(yīng)用中存在一定的泄漏現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備正常工作造成嚴(yán)重影響，而且被泄漏的各種物質(zhì)還會(huì)引發(fā)環(huán)境污染問(wèn)題等。對(duì)此，文章將著眼于換熱器泄漏的部分原因，對(duì)其有關(guān)處理對(duì)策進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：列管式換熱器;泄漏原因;對(duì)策分析

對(duì)于換熱器而言，其能適應(yīng)于許多行業(yè)特別是在化工行業(yè)具有很廣泛的應(yīng)用空間。可是換熱器的泄漏問(wèn)題發(fā)生頻率較高，所以相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該針對(duì)其制造的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，以此在確保泄漏率降低的同時(shí)，延長(zhǎng)設(shè)備使用時(shí)間。

1 簡(jiǎn)析列管式換熱器出現(xiàn)泄漏的主要原因

第一，受到應(yīng)力腐蝕。所謂應(yīng)力腐蝕破裂，其主要是指基于拉應(yīng)力和有關(guān)腐蝕媒介的一同作用下，造成合金或是金屬的破裂。對(duì)于這一腐蝕破裂而言，其最明顯的特點(diǎn)就是大部分金屬或合金表面沒(méi)有遭受破壞，而是有相對(duì)少數(shù)的裂紋穿透其內(nèi)部。要是應(yīng)力超出設(shè)計(jì)范圍就極易因應(yīng)力腐蝕而出現(xiàn)破裂，所造成的后果也十分嚴(yán)重。從實(shí)際情況來(lái)看，出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂的主要原因有以下幾方面：材料成分、溫度成分、金屬結(jié)構(gòu)等。

第二，材料腐蝕。如果使用銅材作為換熱器的使用材料，往往因?yàn)榈蛢r(jià)銅出現(xiàn)嚴(yán)重的泄露問(wèn)題而要進(jìn)行更換。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，所處環(huán)境的酸堿范圍控制在8.5至8.8時(shí)，不會(huì)對(duì)銅造成較大腐蝕，至于碳鋼則應(yīng)將酸堿度控制在9.5之上，可通常情況下鍋爐給水具有較高的酸堿度，極易造成銅管腐蝕[1]。就碳鋼管束受到腐蝕情況來(lái)講，主要有以下兩方面影響因素，分別是給水含氧量與酸堿程度。無(wú)論是給水含氧量較高還是酸堿度偏低，均會(huì)腐蝕管子內(nèi)壁，所以應(yīng)將給水酸堿度范圍維持在9.3至9.6，氧容量應(yīng)維持在7pg/L的范圍內(nèi);要是在殼側(cè)中含有氧氣，管束外壁極易出現(xiàn)氧腐蝕問(wèn)題。至于侵蝕損壞入口管端通常發(fā)生在碳鋼換熱器當(dāng)中。

第三，管板變形。其主要是指在加工過(guò)程中管板發(fā)生變形，但是管板和管子間維持連接，這樣在管板發(fā)生變形時(shí)會(huì)造成管子端口發(fā)生泄漏問(wèn)題。對(duì)于高加管板水側(cè)而言，如果溫度相對(duì)較低壓力偏高，可是在汽側(cè)的表現(xiàn)是壓力低而溫度高，尤其是當(dāng)中含有置式疏水冷卻段，則會(huì)進(jìn)一步加大溫差。此外，要是管板較薄，會(huì)導(dǎo)致管板發(fā)生形變而且水側(cè)管板中心會(huì)出現(xiàn)凹陷。

第四，熱應(yīng)力較大。在實(shí)際運(yùn)行列管式換熱器過(guò)程中，因?yàn)槔洹崃黧w存在一定的溫度差異，會(huì)導(dǎo)致殼體和管壁之間存有溫度差，也正是因?yàn)榇朔N差異會(huì)造成殼體與管子出現(xiàn)熱膨脹現(xiàn)象。若是兩者存在較大的溫度差異，不僅可能會(huì)扭彎管子而且容易造成管子拉松，甚至?xí)斐烧麄€(gè)換熱器受損。對(duì)此，應(yīng)從結(jié)構(gòu)視角分析對(duì)熱膨脹造成的影響。如果在開(kāi)啟或是停止換熱器的過(guò)程中，溫升與溫降率超過(guò)有關(guān)規(guī)定，則會(huì)導(dǎo)致高加管板與管子需承受較大的熱應(yīng)力，進(jìn)而損壞二者相連的部位，使得端口發(fā)生泄漏情況。

2 處理列管式換熱器泄漏的有關(guān)路徑分析

第一，制造環(huán)節(jié)的防泄漏建議。在進(jìn)行換熱器生產(chǎn)制造之前，應(yīng)對(duì)有關(guān)的生材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，尤其需要進(jìn)行壓力試漏檢測(cè)。對(duì)于焊接過(guò)程而言，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)去焊接，而且要確保工藝流程的科學(xué)性與材料使用制度的合理性，而且要在焊接過(guò)程中提高對(duì)焊接位置與焊條的重視程度，進(jìn)而確保焊接沒(méi)有缺陷。應(yīng)針管子和管板的連接部位需采取液壓脹接的方式，讓管件能夠均勻受力。在有關(guān)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)完成后，應(yīng)對(duì)列管式換熱器開(kāi)展氣密性和水壓試驗(yàn)，由此在消除部分應(yīng)力的同時(shí)，為產(chǎn)品提供一定的質(zhì)量保障。

第二，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的防泄漏建議。在設(shè)計(jì)換熱器結(jié)構(gòu)過(guò)程中，首先應(yīng)科學(xué)選擇生產(chǎn)所需材料，一方面應(yīng)充分考慮其材料的實(shí)際使用要求，如果環(huán)境溫差較大，需要選取膨脹系數(shù)相對(duì)較小的原材料，另一方面要是應(yīng)用具有較強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中，還應(yīng)對(duì)材料自身的耐腐蝕性加以充分考慮。要是在環(huán)境溫差較大的情況下使用列管式換熱器，最好不要使用固定管板式結(jié)構(gòu)，應(yīng)使用U型管式結(jié)構(gòu)等[2]。要是存在應(yīng)力腐蝕，出于達(dá)到降低縫隙連接處受到腐蝕的影響程度，不應(yīng)采取“脹焊”或是“脹接”的形式連接，而應(yīng)采取焊接結(jié)構(gòu)的方式降低結(jié)構(gòu)件受到殘余應(yīng)力的影響。除此之外，如果因長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用列管式換熱器而導(dǎo)致其進(jìn)入“疲勞狀態(tài)”，則需確保最好不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開(kāi)狀異常變化，針對(duì)銜接位置的管端應(yīng)采取相關(guān)方面，降低列管式換熱器受局部應(yīng)力的影響。而且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)槭芟抻诹黧w實(shí)際橫流流速，極易造成管件的嚴(yán)重振動(dòng)，若想有效處理此問(wèn)題，則在設(shè)計(jì)過(guò)程中將折流板間距縮短，基于滿足換熱器的實(shí)現(xiàn)需求，使用具有較大直徑的換熱管，可將雙弓形折流板取代以往使用的單弓形，由此能夠在一定程度減少管速振動(dòng)。除此之外，在設(shè)計(jì)列管式換熱器時(shí)，還應(yīng)該依據(jù)行業(yè)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展相應(yīng)的設(shè)計(jì)與制造，詳細(xì)且合理設(shè)定焊接形式、管束級(jí)別等方面要求。還應(yīng)將不需要進(jìn)行熱處理的設(shè)備明確標(biāo)注，從而確保設(shè)計(jì)可以滿足正常使用需求，降低出現(xiàn)泄漏問(wèn)題的概率。

第三，操作環(huán)節(jié)的防泄露建議。在安裝列管式換熱器時(shí)，首先應(yīng)將兩端管板位置的防腐處理做好，以此降低由腐蝕而誘發(fā)泄漏的概率。與此同時(shí)，在運(yùn)行設(shè)備時(shí)，還應(yīng)該加大有關(guān)設(shè)備的管理力度，通過(guò)培訓(xùn)提高工作人員自身的操作技能，嚴(yán)禁熱換器在超負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是存在腐蝕介質(zhì)的情況下，應(yīng)及時(shí)檢查列管式換熱器并認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)結(jié)果，嚴(yán)格監(jiān)督操作整個(gè)過(guò)程，要是存在上述問(wèn)題應(yīng)確保措施采取的及時(shí)性，從而將泄漏故障風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3 結(jié)語(yǔ)

列管式換熱器能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行，對(duì)于安全生產(chǎn)十分重要。相關(guān)工作人員應(yīng)針對(duì)換熱器列管產(chǎn)生的泄露問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析、嚴(yán)格檢測(cè)與有效處理，及時(shí)而精準(zhǔn)地找到泄露點(diǎn)并進(jìn)行檢修，避免影響生產(chǎn)。與此同時(shí)，要確保工藝過(guò)程中的穩(wěn)定性，防止因壓力溫度波動(dòng)影響設(shè)備運(yùn)行。此外，還要認(rèn)真對(duì)待現(xiàn)場(chǎng)巡檢工作，實(shí)時(shí)關(guān)注設(shè)備自身及有關(guān)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘緒磊.列管式換熱器泄漏處理方式及技術(shù)改進(jìn)[J].設(shè)備管理與維修，2018（17）：45-46.

[2]董瑞華.列管式換熱器的泄漏原因及防漏措施研究[J].化工管理，2015（06）：53-55.