管殼式換熱器管—管板的連接及失效形式

 在石化和化工設(shè)備中的換熱器系統(tǒng)中， 管殼式換熱器以其結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在化工生產(chǎn)和使用中一直占主導(dǎo)地位。但由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和使用條件的多樣性，金昌管殼式換熱機(jī)組型號， 換熱器常出現(xiàn)多種形式的失效。從結(jié)構(gòu)上分析， 管束與管板連接處較容易發(fā)生失效； 從使用工藝參數(shù)分析， 腐蝕應(yīng)力、溫差應(yīng)力、管束的振蕩等均會造成換熱器的局部或整體失效。

   1.管子與管板的連接形式

    管子與管板的連接處應(yīng)保證良好的緊密性，立式管殼式換熱機(jī)組型號， 防止發(fā)生連接處泄漏，造成熱量與產(chǎn)品的損失，甚至危及人身與設(shè)備的安全； 同時應(yīng)保證能承受一定的軸向力， 避免管子從管板中脫出。管子與管板傳統(tǒng)的連接方法是脹接、焊接和脹焊并用。

   １．１ 脹接

   １．１．１ 機(jī)械滾脹法

    使用機(jī)械滾脹法連接易使換熱管產(chǎn)生過脹或欠脹， 換熱管內(nèi)壁易產(chǎn)生加工硬化。帶槽孔或翻邊的結(jié)構(gòu) 用于抗拉脫能力與密封性要求較高的場合， 不宜在高溫下工作。在溫差變化作用下， 脹接處管子的殘余應(yīng)力逐漸消失， 從而降低了密封性與抗拉脫能力， 使換熱管與管板的連接失效。其優(yōu)點(diǎn)是脹接結(jié)構(gòu)比較簡單， 便于更換與修補(bǔ)管子， 一般適用條件為壓力≤４ ＭＰａ， 溫度≤３００ ℃。

   １．１．２ 液壓脹接

    液壓脹接時應(yīng)力分布較均勻， 具有生產(chǎn)率高、勞動強(qiáng)度低、密封性能

好等特點(diǎn)。液壓脹接對管孔及開槽的精度要求特別嚴(yán)格。

   １．１．３ 脹管

    利用時的徑向力使管子脹緊， 同時利用時的軸向力將殘渣拋出管外。

   １．２ 焊接

   焊接法加工簡便， 連接強(qiáng)度好， 在高溫高壓時也能保證連接處的緊密性與抗拉脫能力。當(dāng)連接處焊接之后，管子與管板中存在的殘余熱應(yīng)力與應(yīng)力集中，可能引起應(yīng)力腐蝕與疲勞損壞，使管子與管板連接處失效泄漏。因此施焊時需打磨管端， 清理焊接區(qū)域的污物，以防止節(jié)點(diǎn)污染。

列管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和溫差補(bǔ)償裝置

列管換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì) ，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進(jìn)行換熱時，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另一種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程列管式換熱器。下面小編具體介紹下列管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和溫差補(bǔ)償裝置。

　　列管換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，螺紋管管殼式換熱機(jī)組型號，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，鋼制管殼式換熱機(jī)組型號，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。

　　為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時，為安全起見，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況，一般殼程壓強(qiáng)超過0.6Mpa時由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。列管換熱器的渦流熱膜主要采用新的渦流熱膜傳熱技術(shù)，通過改變流體運(yùn)動狀態(tài)來增加傳熱效果，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時，強(qiáng)力沖刷管子表面，從而提高換熱效率?？蛇_(dá)10000W/m2℃。同時這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)垢功能，其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱系數(shù)降低。

怎樣解決管殼式換熱器失效的問題？

　　一、管子與管板的連接失效

　根據(jù)換熱器使用條件的不同，管子與管板的連接接頭形式可分為脹接、焊接和脹焊并用三種。接頭形式不同，失效形式也有差異。

　脹接

　1.機(jī)械脹接

　這種連接易使換熱管產(chǎn)生過脹或欠脹，換熱管內(nèi)壁易產(chǎn)生加工硬化，換熱管與管板的連接處在其整個連接的長度上應(yīng)力分布不均勻。在溫差變化和應(yīng)力的作用下，只要有微小的加工缺陷，如管孔縱向劃痕，腐蝕介質(zhì)的微量侵入就會使換熱管與管板的連接失效。若發(fā)現(xiàn)不及時，殼程冷卻水滲入管程后，會引起大片管子與管板的連接失效，此時修復(fù)就比較困難。

　2.液壓脹接

　液壓脹接時管子不易產(chǎn)生過脹，脹接部位不產(chǎn)生竄動，管子與管板連接處在整個長度上的應(yīng)力分布是均勻的。根據(jù)液壓脹接原理及GB151-1999規(guī)定，為保證脹接時管板與管束連接的可靠性，脹接時管板應(yīng)開槽，槽間距和槽寬為8～9mm。這樣，就使得管子與管板之間的脹接面積相對減少，管板的厚度必須加大才能保證連接可靠。而且，液壓脹接對管孔及開槽的精度要求特別嚴(yán)格。

　　二、管束失效

   管束腐蝕和腐蝕失效

　換熱器的失效大多數(shù)是由腐蝕引起的。較常見的腐蝕部位是管子，其受腐蝕的主要原因有:流體為腐蝕性介質(zhì);管內(nèi)壁有異物積累而發(fā)生局部腐蝕;污垢腐蝕;管內(nèi)物料流速過大而發(fā)生磨蝕，流速過小則異物易附著管壁，造成電位差而導(dǎo)致腐蝕等。

解決措施:合理選材，選擇對介質(zhì)適應(yīng)的材料;定期清洗管束;在流體中加入緩蝕劑;選擇適當(dāng)流速;在流體入口設(shè)置過濾裝置和緩沖結(jié)構(gòu)等。

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