浮頭式換熱器檢驗檢測及內壁腐蝕問題的研究

董衛衛 牛鵬敏 郭峪希

山西陽煤化工機械(集團）有限公司，中國·山西 太原 030000

1 引言

在動力、化工等行業中，換熱器的應用十分廣泛，是實現能源傳遞的關鍵設備，對工業生產起著至關重要的作用。隨著科學技術水平的提升，浮頭式換熱器逐漸得到應用，該類設備在結構上具有復雜性的特點，因此需要采取有效的檢驗檢測手段，以實現故障問題的有效預防和處理，延長設備的使用壽命。尤其是浮頭式換熱器長期處于高溫高壓環境中，容易在蒸汽的作用下出現腐蝕問題，不僅對設備運行造成影響，也會威脅人們的安全。應該結合浮頭式換熱器的自身運行原理和特點，注重對內壁腐蝕問題的總結與分析，綜合考量設備自身因素、環境因素等，制定切實可行的檢驗檢測方案，對質量安全隱患問題進行排查，提高整體生產水平，在生產環節中予以全面控制。

2 浮頭式換熱器概述

2.1 基本結構

在工業生產中會涉及較多的熱量交換環節，因此對于換熱器的依賴程度較高，只有確保換熱器的良好性能，才能提升生產效率與質量，為企業創造利潤。尤其是在大型企業當中，換熱設備的成本投入較大，占到整個設備投資的30%左右，因此需要在生產制造環節做好控制措施，以避免給企業造成巨大損失。浮頭式換熱器改善了傳統換熱器的弊端，能夠有效提升傳熱效率，增強設備的運行穩定性，達到節能環保的效果。鉤圈、圓筒、法蘭和浮頭管板等，是浮頭式換熱器的主要組成部分。凹形密封面設置于外頭蓋側法蘭內側面當中，通過鉆孔和套絲的方式處理密封面外側。

浮頭式換熱器結構圖如圖1所示。

圖1 浮頭式換熱器結構圖

2.2 設計優缺點

浮頭式換熱器的設計情況會對生產及使用情況產生直接影響，因此應該根據具體生產要求進行合理設計和優化，增強浮頭式換熱器的運行穩定性及安全性。應該考慮到設備的結構特點、工藝條件等，同時滿足設備的使用操作和維修管理需求，為后續工作的實施提供便捷。除了應該明確技術標注外，還應該在設計中嚴格控制成本，避免由于設計不合理導致的生產制造成本升高。相較于傳統換熱器而言，浮頭式換熱器的性能具有明顯優勢。管束設計的方式能夠滿足抽出式清洗的需求，使流體溫差的控制效果更好，防止影響設備故障穩定性。在高溫高壓環境下的運行可靠性更強，在輕微腐蝕或者結垢情況下的性能較好。然而，浮頭式換熱器也存在一定的弊端，復雜的結構容易給故障查找和維修帶來困難，而且生產制造中的耗材量較大，這在一定程度上增加了設備成本。因此，應該在生產制造和使用中注重隱患問題的排查，改善設備的性能狀況。

3 浮頭式換熱器檢驗檢測的方法

3.1 設備使用情況

針對設備的使用情況進行全面檢查，尤其是要拆開后觀察內壁情況。了解各個構件的基本情況，包括固定管、浮頭蓋、浮頭鉤圈法蘭和隔板等，確保其技術參數符合生產要求?；緟蛋ㄔO計溫度、封頭材質、設計壓力、筒體材質、使用壓力、筒體壁厚、封頭壁厚等。在檢驗檢測中應該由專業人員負責，認真核對每一項參數，防止由于疏忽大意而無法對浮頭式換熱器的質量問題加以排查和解決。

3.2 腐蝕部位

拆開浮頭式換熱器的封頭后進行檢測，腐蝕問題出現在設備內壁多個位置當中，在筒體底部正對主蒸汽管內壁中的腐蝕點較多。此外，在筒體法蘭和內壁排污口當中也容易出現腐蝕問題。焊縫腐蝕是浮頭式換熱器中的常見腐蝕類型，常見于封頭位置。

3.3 污垢

污垢問題也是浮頭式換熱器使用中經常遇到的問題，尤其是在長期使用中未能及時清理，容易導致污垢堆積，這也是影響設備使用性能的主要因素。浮頭式換熱器的傳熱性能會由于污垢的存在而下降，同時換熱流體的阻力增大，降低了設備的運行效率。對污垢的有效預防和清理是改善設備運行狀況的關鍵，通常會通過優化致垢流體和沖洗設備等方式進行預防，然而也會導致后續維護管理的成本升高[1]。此外，設備清理也會影響生產效率，縮短設備使用壽命。污垢沉淀并形成片狀后，會從設備上脫落，這也會加劇設備的腐蝕問題。

4 浮頭式換熱器內壁腐蝕的原因及對策

4.1 腐蝕失效原因

共振失效、失穩失效、腐蝕失效和疲勞失效，是浮頭式換熱器的常見失效方式，而腐蝕失效在設備運行中較為常見，在檢驗檢測和處理工作中應該加強重視。其中，接觸腐蝕、孔蝕、均勻腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕和沖刷腐蝕等是腐蝕問題的幾種主要類型，主要集中于殼體、導管管板連接位置等，因此為了確保設備的良好運行狀況，需要加強對上述問題的關注。底部積水未能及時進行處理，是引發浮頭式換熱器腐蝕問題的主要原因之一。未能合理設計排污管的高度，導致其高出筒體的水平高度，會引發污水倒流問題，在污水的長期作用下也會引發腐蝕。主蒸汽管下的擋板作用失效，導致蒸汽對內壁產生腐蝕作用，影響了浮頭式換熱器的使用。

4.2 處理方法

在對腐蝕問題進行處理時，針對排污管的高度超標問題可以實施磨平處理，消除蒸汽管中的腐蝕。針對焊縫位置的腐蝕，則可以在打磨后重新焊接處理，同時做好封頭和筒體的防腐處理。換熱管束的泄露問題會對設備運行安全和人員安全造成影響，尤其是在設備的長時間運行中會導致管束的振動，使得管束變薄從而出現磨損無效情況[2]。管束中的污垢增多，使管壁中出現不同程度的侵蝕情況，在對其泄露問題進行判斷時，應該拆開管箱并采取有效的封堵措施。如果泄露情況較為嚴重，則應該及時更換。結垢問題也會引發換熱管的堵塞，如果長期存在較多的污垢也會引起腐蝕，影響傳熱性能，增加了設備能耗?？梢圆捎秒x線清洗或者在線清洗的方式，實現對設備內污垢的及時清理。此外，也可以應用化學試劑進行清理，在清理污垢時應該結合實際生產情況，防止對企業正常經營造成影響。小浮頭泄露問題也是由于腐蝕問題所引發，設備運行中通常難以斷定泄露狀況，因此需要拆開后進行處理。

5 浮頭式換熱器強度校核與耐壓試驗

按照公式校=+2C對浮頭式換熱器的強度進行校核，遵循CB150—98中的相關規定。在計算中應該或缺多項參數，包括材料許用應力、內徑、均勻腐蝕量和校核壓力等，通過與標準值的對比分析，了解浮頭式換熱器的強度情況，確保其符合相關參數要求才能投入使用。為了能夠對浮頭式換熱器的密實性進行檢驗，有效防止內壁腐蝕問題，還應該及時開展耐壓試驗，保障設備的品質，為企業創造良好的生產效益。耐壓試驗數據如表1所示。

表1 耐壓試驗數據

上述耐壓試驗數據滿足浮頭式換熱器的耐壓標準要求，因此可以在生產中進行應用。

6 結語

浮頭式換熱器在穩定性和經濟性上具有明顯的優勢，同時能夠滿足高溫高壓環境的工作要求，因此在實踐中的應用較多，然而也會存在內漏或者腐蝕等問題，同時在結構上具有煩瑣性的特點。在對其進行檢驗檢測的過程中，主要是針對設備的使用情況、腐蝕部位和污垢等進行全面分析，以實現有效預防和控制。在對內壁腐蝕問題進行處理時，應該重點關注換熱管束泄露、換熱管堵塞和小浮頭泄露等問題，以不斷改善浮頭式換熱器的品質，達到設計標準，滿足人們的使用需求。