管壳式换热器的检修

２００９ ＮＯ．２２

ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ动力与电气工程

化工工业中不同介质之间存在有大量热交换，其中很大部分的热交换是通过换热器来完成的。换热设备是化肥，化工，炼油工业及其他许多工业部门应用最广泛的设备，在化工企业的建设中换热设备占总投资很大比重。因此保证换热设备安全运行对其维护和检修质量是非常重要的。

１ 管壳式换热器的类型特点

常用的管壳式换热器有固定管饭式、浮头式和“Ｕ”型管式。

（１）固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。壳体中设置有管束，管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上，管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便，但壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在。当换热管与壳体有较大温差时，壳体上还应设有膨胀节。

（２）浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，也就是壳体和管束热膨胀可自由。故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头可拆卸，管束可以自由地抽出和装入。浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。管束和壳体的清洗和检修较为方便，但它的结构相对比较复杂，对密封的要求也比较高。

（３）Ｕ形管式换热器是将换热管炜成Ｕ形，两端固定在同一管板上。由于壳体和换热管分开，换热管束可以自由伸缩，不会由于介质的温差而产生温差应力。Ｕ形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。管束可以自由的抽出和装入，方便清洗，具有浮头式换热器的优点，但由于换热管做成半径不等的Ｕ形弯，最外层换热管损坏后可以更换外，其它管子损坏只能堵管。同时，它与固定管板式换热器相比，由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙，流体很容易走短路，影响了传热效果。

２ 管壳式换热器的失效形式

换热器常见的损坏形式是腐蚀而泄露，壳体减薄。腐蚀的部位主要在换热管、换热管与管板的连接处及壳体。

２．１换热管的腐蚀

换热管的腐蚀有两种情况。一种是管内和管外介质对管壁的腐蚀，使得整个管

壁减薄。另一种是管壁的局部腐蚀，特别在

换热管入口的管段腐蚀。另外，由于换热管

在轧制过程本身存在质量缺陷，如夹渣、裂

缝、夹皮和气孔等，材质不均匀造成介质对

管板的点蚀，使用后缺陷暴露而导致换热

管减薄泄漏。

２．２管子与管板连接处的腐蚀

换热管与管板的连接形式有胀接，焊

接或者胀接焊接并有。换热器运转一段时

期后，封口焊缝的腐蚀或经腐蚀将封口焊

缝的内部缺陷暴露而发生泄漏。另一种情

况是因操作中冷热交变应力的影响或本身

质量差，致使胀接处出现松弛而发生泄漏。

由于胀接、焊接的应力存在，很容易在管

板、胀焊区发生裂纹，特别是在有应力腐蚀

的场合。另外换热管的管口因胀接时材料

冷作硬化或管子与管板封口焊接的热输入

量的影响，管口处耐腐蚀能力降低而产生

腐蚀泄漏。再有换热管因管头退火处理不

当或换热管材质塑性不好，管子胀接后管

头出现裂纹，使用后缺陷扩展而导致泄漏。

２．３壳体的腐蚀

壳体的腐蚀有整体减薄，由于材质不

均匀等缺陷造成的局部腐蚀和点蚀。当壳

体材质与折流板等不同材质其他元件长期

接触时，在接触部位很容易产生电化学腐

蚀。另外，壳体的焊接部位对于不锈钢材质

的壳体材料不可避免的容易产生晶间贫铬

从而增加了晶间腐蚀的可能。再者由于焊

接应力的存在，在有应力腐蚀的介质中也

容易产生应力腐蚀。

３ 换热管及封管泄漏的检查

常用的检验方法有水压试验检查法，

气压试验检验法，氨渗漏试验检查法。另外

有些专业检修单位还可以对管子进行涡流

探伤。

３．１水压试验检查法

换热器灌水后发现管子本身泄漏或有

明显的漏点，应先修理后再进行试验。在试

压检查时需注意：（１）检查设备有无损伤和

变形，确认无异常现象，且外表面保持干燥。

配设压力试验临时管线，建立试压系统，应

能保证充水、完全放空和排水。（２）换热设备

液压试验充液时，应从高出将空气排干净。

（３）压力试验，必须采用两个量程相同，经过

校验，并在有效期内的压力表。压力表的量

程宜为试验压力的２倍。但不得低于１．５倍和

高于３倍，精度不得低于１．５级，表盘直经不

得小于１００ｍｍ。（４）压力表应安装在换热设备

的最高处和最低处，试验压力值应以最高处

的压力表读数为准，并用最低处的压力表读

数进行校核。（５）液压试压时，压力应缓慢上

升，达到试验压力后，保压时间不应少于

３０ｍｉｎ，然后将压力降至设计压力，保持足够

长的时间对所有焊缝和检查。（６）对于不锈

钢材料还应控制水中Ｃｌ离子的含量不超过

２５ＰＰｍ。（７）出现泄露有时会出现由上而下一

片换热管接头出现泄漏的情况，这可能是假

象，必须找到真正的漏点。

３．２气压试验检验法

气压试验检验法与水压试验法类似，

由于气压试验相对与水压试验危险程度比

较高，因此除以上注意事项之外，还需注意

试压是要缓慢升压，升压过程中需严密监

视设备的外观变形情况，有无异常响声。试

验压力比水压试验较低。然后用肥皂水检

查焊缝及管板封管部位。发现漏点做好标

记，泄压检修。

３．３氨渗漏试验检查法

对于工作压力较高密封要求严或管程

工作压力高于壳程工作压力的换热器。采

用水压试验壳体不能达到承受试验压力。

可采用氨渗漏的方法进行检查。壳体应先

用氮气进行置换，因为氨在空气中的爆炸

极限以体积计算为１５％～２８％，所以要求

置换气体的体积为置换空间的３倍～５倍。

置换好后充氮气至０．２ＭＰａ，再充氨气达０．

２３５ＭＰａ进行氨渗漏试验，将湿的酚酞试纸

贴于管板上。试纸变红处说明有氨气泄露，

做好标记对泄露部位处理。氨渗漏试验需

注意：（１）由于压力低，对于极小的渗漏，检

验时间（保压时间）将是相当长的，一般情况

约为１０小时～ｌ２小时。（２）试验完毕，仍然要

用氮气置换合格，排放的氨需要插入水中

吸收，不能直接排入空气中，以免造成环境

污染或人员伤害。

４ 换热器的检修

４．１堵管

经过试压试验或经氨试漏检查出由于

腐蚀而泄露的换热管简单的方法就是堵

管。对于管口比较规整的管子，换热管与管

板为焊接形式可以将堵头加工成圆柱状，

一端打盲孔的形式，这样堵头与管板焊接

时焊接变形主要集中在堵头上，减少管板

的焊接应力。对于换热管与管板为胀接形

管壳式换热器的检修

王岗波

（中国化工沧州大化集团机修车间 河北沧州 ０６１０００）

摘　要：本文摘要介绍了管壳式换热器的结构类型特点，失效形式及试压方法，简要介绍了对换热器检修方法及注意事项。

关键词：管壳式换热器 换热管 腐蚀 检修

中图分类号：ＴＱ０５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００９）０８（ａ）－００９７－０２

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