石油化工裝置換熱設備的維護與修理

摘要：換熱設備是石油化工、能源等工業(yè)部門應用最廣泛的過程設備之一，經過一段時間周期的運行，石化企業(yè)將停機維護和修理，防止存在嚴重缺陷的容器投入（繼續(xù)）使用;石化廠在運行過程中，受到多種因素的影響，設備極易發(fā)生腐蝕，影響到后續(xù)工作，也會縮短設備使用壽命，可以說石化廠的設備腐蝕問題已經成為影響石化廠發(fā)展的關鍵性問題，不僅會造成經濟上的損失，更為嚴重的會影響周邊環(huán)境，制約石化廠的社會效益。本文具體分析了石化廠設備腐蝕機理，并且提出了相應的維護與修理方法。

關鍵詞：換熱器，劣化和失效，日常操作與維護

石化廠換熱設備的質量直接決定了產品的質量，這也是石化廠取得良好經濟效益的重要途徑，可以說換熱設備是石化廠生產的支撐，在生產過程中，不可避免的會造成設備腐蝕，影響設備的正常運行。做好石化廠的換熱設備維護與修理，提升設備性能，提高設備換熱效率，保證生產裝置的穩(wěn)定運行。

一.換熱設備的特點

換熱器是化工生產過程中主要的換熱設備。在石油、化工生產中通常對流體加熱或冷卻，液體汽化或蒸汽冷凝等過程都有熱量交換，因而都需要換熱器。換熱器的種類很多，結構形式也各有不同，但是通常都應盡量滿足下列要求：①應滿足工藝條件所規(guī)定的溫度、壓力、流量等要求;②應具有較高的傳熱效率，換熱器所用的材料傳熱性能要好，傳熱面積足夠且流體阻力要小;③應具有足夠的機械強度和剛度，整體結構可靠，節(jié)省材料。此外還應便于制造、安裝及維修。

二.換熱器的日常維護

（1）故障表現：管程、殼程各進出口法蘭有無明顯裂紋;防腐層有無老化、脫落;密封處泄漏;左右管箱處密封泄漏;

（2）維護方法：補焊;防腐;螺栓緊固，密封墊更換。

三.中修、大修維護

（1）左右管箱密封處泄漏、浮頭密封處泄漏、換熱管泄漏。

（2）維護方法：換熱管清洗、換熱管堵漏（采取堵銷脹接的方法），密封墊更換、堵漏后進行管程、殼程、浮頭處試壓，試壓壓力應符合列管式換熱器檢修規(guī)程相關規(guī)定。

四.日常操作維護要點

換熱器的操作條件，換熱介質的性質，腐蝕速度，運行周期決定了換熱器操作維護的內容，現主要以廣泛運用的列管式換熱器為例，討論其操作維護與修理方法。

換熱器劣化和失效的主要形式及原因

1腐蝕

換熱設備管束受到的腐蝕取決于管束內外側介質的化學成分、濃度、壓力、流速以及管束本身的材料性能。

2.介質引起的均勻腐蝕

①硫及硫化物引起的均勻腐蝕。硫及硫化物導致金屬表面形成一層金屬硫化物。這種硫化物較厚而疏松對金屬表面不能起到保護作用。因此這種腐蝕是已一定的速率使管壁減薄。

②鹽酸產生的均勻腐蝕。介質中所含的氯化物遇到水時，形成鹽水，加熱到150-200度以上產生鹽酸，有十分強烈的腐蝕作用。是一種“低溫腐蝕”，主要發(fā)生在有冷凝產生的部位。腐蝕的形態(tài)是均勻腐蝕，也可能隨著冷凝液的流向產生溝狀腐蝕。

③其他強腐蝕性介質

如尿素甲胺液，硫酸，醋酸等也會引起管束的均勻腐蝕。

3.應力腐蝕開裂

石油化工裝置的換熱設備的應力腐蝕主要有兩種：一種是奧氏體不銹鋼管，由氯離子引起的應力腐蝕;另一種是銅管在氨環(huán)境下的應力腐蝕。

4.冷卻水引起的各種腐蝕

水冷卻器占了換熱設備中相當大的比列，在水冷卻器的水側，會產生各種形態(tài)的腐蝕。

①腐蝕與沖蝕。冷卻水流速高，并帶有泥沙之類的固定顆粒，則在流速高水沖擊嚴重的局部部位以發(fā)生這種腐蝕。

②氣蝕。當設計不合理，或者實際的運行工況與設計工況不符，引起水側局部管束的表面發(fā)生水的汽化時，容易在水側的管外壁發(fā)生氣蝕。

③結垢引起的坑蝕。冷卻水流速過低，水質不好，水中帶油泥、泥垢、PH值過高，以及水中菌藻等都能使得管束表面產生沉積物的堆積，并使得沉積物覆蓋下的管子金屬表面氧化膜缺氧而破壞。

④PH值過低，使得管束產生電化學均勻腐蝕。在對冷卻器的水側進行化學清洗或正常運行時，若水質控制不好，使得水側的PH值過低，易使鋼管管束產生電化學均勻腐蝕。

5.其他形式的腐蝕

換熱器中還可能出現其他形式的破壞，如管子與管板間的縫隙腐蝕，脫碳，堿脆，氫侵蝕等。

6.機械及熱應力損傷

管子與管板脹接處發(fā)生松動。（溫差應力引起）

②化學清洗及機械清理引起的損傷。（機械或人工清洗，化學清洗造成）

③振動產生的疲勞損傷（設備及介質的流動、壓力脈動引發(fā)）

五.換熱器的正常運行與維護

（1）檢查泄漏

各靜密封點有無泄漏，如法蘭螺栓是否松動，填料、密封是否損壞等。要特別注意有沒有內部換熱管泄漏，這種情況不能直接看到，要通過工藝上的異常現象分析判斷。

1-1：發(fā)現壓力損失增加，說明管束內外有結垢和 堵塞現象發(fā)生。

1-2：換熱溫度達不到設計工藝參數要求，說明管內外壁產生污垢，傳熱系數下降，傳熱速率惡化。

1-3：通過低溫液體出口取樣，分析其顏色、相對密度、粘度來檢查管束的破壞，泄漏情況，如果冷卻水的出口粘度高，可能是因管壁結垢、腐蝕速度加快和管束脹口泄漏導致。

（2）檢查腐蝕、磨損

細心查看由于腐蝕銹蝕、沖刷造成的損傷，有無老化、脆化、變形、減薄等現象。

（3）檢查松動

要檢查整個換熱器有無異常振動。對于采用法蘭連接的密封處，因螺栓隨溫度上升（150度以上）而伸長，緊固部位發(fā)生松動，因此在操作中應重新緊固螺栓。

（4）清洗

在正常運行中，換熱器一般不需要多少操作，控制好流速、溫度和溫差，維護進出口溫度、壓力和流量，既是維護正常操作，也是利于防垢。但是換熱器運行一段時間后，性能還是會有所下降，為使換熱器長期連續(xù)運行，必須進行檢查和清洗。操作運行中檢查和清洗是一種積極的維護方法，它既能早期發(fā)現異常并采取相應的措施，又可以保持管束表面清洗，保證傳熱效果和防止腐蝕。

六.定期檢查維修設備

石化廠為了提升經濟效益，加之生產任務繁重，不可避免地會增加工作時間，設備長時間的使用，定期進 行檢查維修不可忽視。石化廠換熱設備的腐蝕損壞情況不能完全杜絕，這就需要按照周期進行設備檢查，及時發(fā)現其中的問題，采取相應的手段，盡可能避免設備腐蝕。 為了進一步提高設備的檢查維修效果，充分借鑒國內外 先進維修經驗，結合自身石化廠的要求，針對不同類型的換熱設備情況選擇相應的維護與修理。同時，在日常工作中，做好人才培養(yǎng)工作，建立專業(yè)的石化廠換熱設備維護與修理工作隊伍，提高工作人員的防腐蝕意識，加強人員的培訓，提高其專業(yè)技術水平，結合石化廠工作的實際特點，進行設備升級，做好設備維護與修理工作。

綜上所述，石化廠是石油生產的主要場所，生產環(huán)境惡劣，生產產品工藝介質具有一定的腐蝕性，設備腐蝕損壞不可避免，針對這一情況，需要深入分析設備的保養(yǎng)機理，選擇相對應的防護手段，并從石化廠整體工作出發(fā)，除了提出針對性的防護措施之外，更為重要的是做好整體保障設計考慮，合理選擇石化廠換熱設備材料，應用有效的方法技術， 并且定期檢查維修設備，及時發(fā)現問題，解決問題，延長設備的使用壽命，確保石化廠安全生產。

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【3】化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐研究[J]. 鄧慶龍.化工設計通訊. 2020（02）

作者簡介：韋東，1971年9月5日出生，男;四川省閬中市;本科;機械工程師，現主要從事設備管理、項目管理;石化企業(yè)靜設備的研究等工作