換熱器管束的失效概率計算

李志峰，吳建平，王曉博，曾凡梁

(1.中國特種設備檢測研究院，北京 100013；2.中韓(武漢)石油化工有限公司，湖北 武漢 430000)

各種型式的換熱器是過程裝備中主要的固定式壓力容器之一，被廣泛應用于石油化工等能源行業。按照換熱器的設計標準，需要依據換熱器的內徑、長度和換熱面積選擇換熱管的口徑和長度，依據換熱器管、殼程工況環境選擇管束材質。一般情況下，管子的內徑為15～32 mm，壁厚為1.5～2.5 mm。換熱器的使用環境比較復雜，在使用過程中，經常會遇到腐蝕性環境、振動疲勞、機械磨損、汽蝕等情況，因其原始壁厚較薄，所以極易發生壁厚損失直至破裂。在設計資料中換熱管束的設計壽命一般為投入使用后3年，是換熱器使用過程中的薄弱環節。而工廠一般在不能滿足換熱效率的需求時，才對換熱器進行檢修；也有在換熱管堵管10%時，對管束進行更換的；更多的情況是由于換熱管的失效造成非計劃停車后對管束進行維修或更換，并不能做到提前預測。所以對換熱器管束進行失效概率分析是很有意義的，可以提前制定檢修或更換策略，減少因換熱器內漏造成的非計劃停車，節約工廠運行成本。目前換熱器管束失效概率的計算方法都是基于威布爾概率統計方法。

1 失效概率計算方法

1.1 威布爾概率統計方法

威布爾分布因對各種類型的試驗數據擬合能力強，被廣泛用于機械、化工等產品可靠性研究中【1-9】，其中應用最多是威布爾三參數模型和雙參數模型。……