螺纹锁紧环换热器内漏原因分析及处理

原 因垫片的压 紧力 可能不均衡 、 不足 。 表１ 。 ３ Ｉ ２热膨胀不一致 表 ｌ ｌ２ ０ 改注水前后管程温度 变化表 Ｅ 管箱 内隔筒 与管 箱材质不 同，导致高温下 热 膨 胀 量 存 在 差 异 ，ｌ２内 隔 筒 全 部选 用 Ｅ０ ０ ｒ８ ｉ Ｔ 不锈 钢 ， 箱 为 １ＣＭｏ ， Ｃ ｌＮ ｌ ｉ ０ 管 ５ ｒ 钢 两者 线膨胀系数相差 ４％；１２ ５ Ｅ ０ 运行温 度为 ２０ ２ 左 综上所述 ，注水点 由 Ｅ ０ 之后改为 Ｅ ０ ｌ２ ｌ２ 右， 总长 ８０ ｍ的不锈钢 内隔筒 的热 膨胀量 比 之前后 ， ０ｍ 管程温度突然下降， 内隔筒冷缩， 补偿 １Ｃ Ｍ 钢 管箱 大 ］ ｒ ，由于 两者 变形 不协 垫片 回弹不 足 ， ５ｒｏ ． ｍ ５ ａ 壳程侧 垫片密封 比压不足 ， 导致 调， 会对内法兰螺栓 、 内隔筒及壳程 垫片产生很 Ｅ ０ １２内漏。 大的压缩力 ， 这种外力 的作 用 ， 造成 内法 兰 可能 ４螺栓上 紧力的计算和处理措施 内漏 。 螺栓弯 曲变形 、 内隔筒微 量压缩 ， 一旦操作温度 ４ ． １内圈螺栓上 紧力 的计算 ２螺纹锁紧环换热器的结构特点 发生大 的波动 ， 造成密封垫 片因密封 比压不够 为 了防止压紧力过大 ，将垫片压溃或造 成 螺纹锁紧环式管箱结构如 图 １ 所示 。螺纹 而泄漏 的故障 。 内导简塑性 变形 ，首先算出正常情况下 内罔螺 锁紧环上 的外 圈螺栓 先传递给外圈顶销再传递 ３ 密封垫片回弹不足 ３ 栓Ｊ 紧力 。 一 到外压环 ， 然后到隔板最后 到管程 垫片。 热器 换 管、 壳程的垫片一般选择缠绕垫或波齿 复 ４． ．１内法 ＿螺栓预紧力的计算 １ ｕ 操作时 ，随时可 以紧固外圈螺栓而消除管程 泄 合垫 ，金属垫 片因回弹能力差及所需密封 比压 预 紧时 ， 螺栓载荷等于垫片所 需预紧 ： Ｗ Ｉ盯 ＢＹ ＝ 漏。分合环上 的螺栓 先传递给 内隔筒上支 承环 大 ， 一般不使用 。由前分 析不难 看 出， 片回 此垫 再传递到 内隔筒 ， 后到管板最后到壳程垫 片 。 弹能力 是一个重要指标 ，回弹能力强 的垫 片能 然 式中： 设备运 行过程 中若发 现管程 与壳程有 串漏 时 ， 弥 补前述 垫片作用力 因温度发生变化 而造 成的 Ｄ＝ ２ ８ｔ ｉ １５ ｎ，垫片压 紧作用 的汁算 直径 ； ｏ 可通过拧 紧螺纹锁 紧环 上的 内圈螺栓 ， 板从 泄漏 。 管 工程 实践 中 ， 设计和制造单位一是采用加 Ｂ ９ ｍ 垫 片计 算密封宽 度 ； 垫片 的密封 比 ＝． ｍ ５ Ｙ 而将壳程垫片压 紧。 厚石墨盘根 （ 靠管程侧用作 热补偿 ）和加厚 ｗ 压 ，＝ ０ ＭＰ 。 Ｙ ５ ａ 形 缠绕垫 （ 壳程 侧作为 主密封 ） 是选择 两 靠 ； 二 经 计算预 紧时 的螺栓载荷 Ｗｌ ８６０ Ｎ ＝ ７３７ 。 １ 个 波齿复合垫 ， 靠管程侧用作热补偿 ， 程侧 靠壳 操作 时，螺栓载荷 等于管板两侧 由差压 引 作 为主密封 。国外进 口的此类换热器 多数 只有 起 的轴向力 Ｐ １与垫 片Ｔ作 时的反力 Ｇ 数值上 （ 靠 壳程侧一个 加厚 ｗ 形缠 绕垫 。Ｅ ０ 采 用了 等于操 作时垫片密封所需 的预 紧力 ） ； ｌ２ 之和 两 个 ４ ｍ 厚 波 齿 复 合 垫 （石 墨 ＋ ．ｍ ５ Ｗ Ｐ＋ ＝ ＇４Ｄｅ ＋ ＇Ｄ Ｂ ｊ （ｒ ） ： ２ｒ Ｃ ｍＰ Ｇ ｒ ／ Ｐ ｒ （） ２ ０ ｒ８ ｉ Ｔ） 实践 中三种 型式 的换热 器都 ＣｌＮ ｌ ｉ ０ 。在 式中： 出现过 内漏的问题。 Ｐ 管板 两侧 由差压 引起 的轴 向力 ， ； ＮＰ ＝ ３ ． 同心 ４不 （１ Ｄ １４） Ｐ ＝ ７ ６ ３ Ｎ； ｌ ， ３２ ９８ 管束与管壳轴线不同心 、管板密封面与管 Ｇ 片 工 作 时 的 反 力 ， ２ Ｄ： Ｐ Ｇ＝ａ ｍ ＝ ｘ Ｂ １管板 ；一 一 ２ 壳程 垫片 ； 内隔筒箱 ；一 ３ 一 ４填料 ； 填 束轴线不垂直 ， ５ 一 造成波齿 复合垫受力不均匀 ， 甚 ６５７ Ｎ Ｐ 作 差压 ，＝． ａｍ挚 片 系数 ， ７４ １ ； 操 Ｐ ３ ＭＰ； ０ 。 料压盖 ；－ ６ 内法兰 ； 分合 环 ； 内法 兰螺栓 ； 至局部密封 比压低 于垫片所需密封 比压 ， ７ 一 ８ 一 ９ 一 形成 ｍ＝３ 管程垫 片；０ 垫片压板 ；１外压环 ；２ 外圈压 泄漏 。管束 与管壳轴线不同心的原 因是在 高温 １一 １－ １一 经计算操作时的螺栓载衙 Ｗ ４２ ０Ｎ ４０４ ９ 。 紧螺栓 ；３ 外圈顶梢 ； 一 ｌ一 １ 螺纹锁 紧环 ；５ 管箱 运行 中管束 和管壳由于材质不 同、热膨胀 系数 ４ １一 ４． ．２内圈压紧螺栓 上紧力的计算 １ 盖板 ；６ 内圈压紧螺栓及 顶梢 ；７ 内压环 ； 一 不一样造 成径 向膨胀不一致 。管板密封面 与管 ｌ＿ ｌ一 １ ８ 在检修安装 中，内圈压 紧螺栓…般 是不上 支撑 圈；９ 内套筒。 １一 束轴线不 垂直的原因是管板 因管头胀接 而造成 紧的，采取 的做 法是将 内圈压紧螺栓先顶 紧内 图１ 螺纹锁 紧环式管箱结构 密封面变形 。 在上 紧内圈压紧螺栓前 ， 对内 压环后 ， 我们 再退 半扣。 在运行过程中若发现有 内漏 ３Ｅ ０ １２内漏原冈分析 圈压紧螺栓顶 到锁 紧环的距离 进行 了测量 ， 实 现 象时 ， 过 ｝ 则通 ： 紧内圈压 紧螺栓 ， 压紧力作 使 从而达到密封效果。 换热器 内漏一般发生在壳程垫片 、管板 、 测 中发现 Ｅ ０ 上 半部 于 下半 部 不平 度 达 ２ 用 到壳程垫 片 Ｅ， ｕ ｌ２ — ａ 形管煨弯处等 ３ 个部位。由于设备刚投用不久 ， ３ ｍ ｏ ｒ 在操作 时 ， 目发现内漏 ， 时内圈压 紧螺 一 ． 此 ３ ． ５操作引起 的温度和压力波动 栓压力 Ｗ３ 等于管 、 程内压产生的轴 向力 Ｐ 、 壳 ｌ 换热器管板 、 换热器 ｕ型管煨 弯处发生泄漏 的 可能性较低 。 在实际 中我们上 紧内圈螺栓 ， 发现 原 油劣质化致使加氢精制原 料含氮含氯愈 Ｐ 与壳程蛰片工作时的反力 Ｇ （ ２ 数值上等 于挚 反应器压差发 生对应 的变 化 ， 实了 Ｅ ０ 内漏 来愈高 ，ｌ２ 程实际操作温度为 ２０－ ０氨 片操作时密封所需 的总压紧力 ） 证 ｌ２ Ｅ ０管 ４ －１ － １ 三者之各 ： ＷＦＰ＋ （ Ｗ Ｐ 】 Ｐ ； ＝ ２ （） ３ 点是壳 程垫片 。Ｅ Ｏ 管 板是按压差设 计的 ， １２ 本 盐结晶析出不可避免 。为 了避免 氨盐结 晶堵塞 身压差较小 ， 壳程压力比管程大 ｎ ～． Ｍ ａ随 管路 ，在 Ｅ ０ 和 Ａ１１ ８ １ Ｐ （ ２ ｌ２ ０ 之前各 设有 一条 注水 经计 算操作 时螺栓 的载荷 Ｗ￣ ２４６ － ８８４Ｎ － ６ 单个螺栓的预紧力 ： ． ／ Ｆ Ｗ： ＝ Ｎ 处理 量变化 ）而设计 压差为 ３ Ｐ ， ， ． Ｍ ａ水压试验 线 ，正常工况 ，只在 Ａ ０ 之前注水 。Ｅ ０ 从 ０ １１ １２ 压 力为 ４ Ｐ ， ５ Ｍ ａ通常能保证壳程 垫片密封的可 ２０ 年 ８ 开工 以来至 ２０ 年 １ 月 ， ０６ 月 ０６ １ 由于氨 式 中 ：： Ｎ 内圈压 紧螺栓 的数 量 ， ６ 个 。 Ｎ－０ ＝ ｌ２ ．ＭＰ ３ 靠性 。 实际运行中仍出现泄漏 ， 因主要有 以 盐结晶 Ｅ ０ 压降变大至 ０ ａ 但 原 经计算 个螺栓的预紧力 Ｆ １４ ４Ｎ ０７ ７ 。 ＝ 下几点 ： 为 了降低系统压 降 、 提高 Ｅ ０ 换热效 果 ， 间 ｌ２ 车 在拧紧螺母时 ，需要克服螺纹 副的螺纹力 ３ ． １预紧力不均匀 将注水点 ��
兰—
—

Ｃ ｉａ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
工 业 技 术
螺 纹锁 紧环 换热 器 内漏原 因分析 及处理
李 钻
（ 中海 油粤 东液化天然气有 限责任公 司， 东 揭 阳 ５ ５ ０ ） 广 ｌ２０
摘 要 ： 本文 介绍 了 ２０万吨 ／ 柴 油加 氢精 制装 置 螺纹 锁 紧环换 热 器结 构和 运行 情 况 ， 析 了该 换热 器 内漏 的原 因， ６ 年 分 校核 了内法 兰 和 内圈压 紧螺栓 上 紧 力， 并提 出 了相 应的 处理措 施 和建议 。 关键 词 ： 纹锁 ； 螺 紧环 ； 热器 ； 换 内漏
中图 分类 号 ：Ｄ ６ ． Ｔ ２ ５１ 文献 标识 码 ： Ａ
２０ ａ ６Ｍ￣ 年柴 油加氢 精制装 置是 茂名石 化 公 司产 品质 量升 级改 造项 目中 的一 套 重要 装 置 ，该装置 ３ 台高压临氢换热器 Ｅ ０ＡＢＣ采 １２ ／ ， ／ 用 螺纹锁 紧环式 ，型号为 ：Ｆ ２ ０７ ０ ． — Ｂ Ｕ１０ —．／３ ８ ９５ ５ ８６１－／。 １－／ ２ 装置 至 ２ ０ 年 ６ ９ ２ ０６ 月投产后 ， 于次 年 ５月 ， 反应器 Ｒ ０ 压差逐渐 变小 ， １１ 同时反应 器上床层径 向温差逐 渐变大 ，排除催化剂装填 不 均匀 引起 的 因素 后 ，根 据 反应 器压 差 降到 ０ １Ｍ ａ循 环氢流 量增加 ２％， ． Ｐ， ２ ５ 确定 Ｅ ０ ｌ２已