套管式换热器失效分析[1]
换热器运行故障分析与解决方案
换热器运行故障分析与解决方案标题：换热器运行故障分析与解决方案
引言概述：
换热器是工业生产中常见的设备，用于传递热量。
然而，由于长时间运行或操
作不当等原因，换热器可能会出现故障。
本文将从换热器运行故障的常见原因入手，分析故障现象及可能的解决方案，帮助读者更好地了解换热器故障处理方法。
一、换热器运行故障原因分析
1.1 流体流速过大或过小
1.2 换热器管道堵塞
1.3 换热器管道泄漏
二、换热器故障现象分析
2.1 温度不稳定
2.2 热效率下降
2.3 压力异常
三、换热器故障解决方案
3.1 调整流体流速
3.2 清洗换热器管道
3.3 更换损坏管道
四、预防换热器故障的方法
4.1 定期检查和维护
4.2 控制流体流速
4.3 使用高质量的换热器管道材料
五、换热器故障处理注意事项
5.1 遵循操作规程
5.2 注意安全防护
5.3 寻求专业帮助
结论：
换热器是工业生产中重要的设备，了解换热器运行故障的原因及解决方法对于保证生产效率至关重要。
通过本文的介绍，希望读者可以更好地处理换热器故障，确保设备正常运行。
换热器运行故障分析与解决方案
换热器运行故障分析与解决方案一、引言换热器是工业生产过程中常用的设备之一，它能够将热能从一个流体传递到另一个流体。
然而，在长期的运行过程中，换热器可能会浮现故障，影响其正常运行。
本文将对换热器运行故障进行分析，并提供解决方案，以确保换热器能够高效稳定地运行。
二、换热器运行故障分析1. 故障一：换热效率下降换热效率下降是换热器常见的故障之一。
造成换热效率下降的原因有不少，包括管道阻塞、传热面积减少、换热介质流量异常等。
针对不同的原因，我们可以采取以下措施进行解决：- 清洗管道：定期对换热器的管道进行清洗，以防止管道阻塞。
- 检查传热面积：定期检查传热面积是否有损坏或者腐蚀现象，如有必要，及时更换。
- 检查流量：检查换热介质的流量是否正常，如发现异常，及时调整。
2. 故障二：泄漏换热器的泄漏问题可能会导致能量的浪费，同时也会对设备的安全性造成威胁。
泄漏的原因可能是密封件老化、焊缝开裂等。
针对泄漏问题，我们可以采取以下解决方案：- 更换密封件：定期检查换热器的密封件，如发现老化或者破损，及时更换。
- 检查焊缝：定期检查焊缝是否存在开裂现象，如有必要，进行修复或者更换。
3. 故障三：压力异常换热器的压力异常可能会导致设备的损坏或者安全事故的发生。
压力异常的原因可能是管道阻塞、阀门故障等。
针对压力异常问题，我们可以采取以下解决方案：- 清洗管道：定期清洗管道，以防止阻塞。
- 检查阀门：定期检查阀门是否正常运行，如发现故障，及时修复或者更换。
三、解决方案实施1. 制定维护计划为了确保换热器的正常运行，我们需要制定一个详细的维护计划。
维护计划应包括以下内容：- 清洗计划：明确清洗换热器的频率和方法。
- 检查计划：明确检查换热器各个部件的频率和方法。
- 维修计划：明确维修换热器的方法和时间安排。
2. 建立监控系统为了及时发现换热器的故障，我们需要建立一个监控系统。
监控系统可以实时监测换热器的运行状态，并提供报警功能。
壳管式换热器的管束破坏的主要原因分析
壳管式换热器的管束破坏的主要原因分析壳管式换热器的管束是薄弱环节，最容易失效。
管束失效的形式主要有腐蚀开裂、碰撞破坏、管子切开、管束泄漏等多种原因。
现在主要讲解一下管束破坏的主要原因。
流体流动诱导振动：为强化传热和减少污垢层，通常采用增大壳程流体流速的方法。
而壳程流体流速增加，产生诱导振动的可能性也将大大增加，从而导致管束中管子的振动，最终致使管束破坏。
常见的破坏形式有以下几种：图1 壳管剖开图1、碰撞破坏当管子的振幅足够大时，将致使管子之间相互碰撞，位于管束外围的管子还可能和换热器壳体内壁发生碰撞。
在碰撞中，管壁磨损变薄，最终发生开裂。
2、折流板处管子切开折流板孔和管子之间有径向间隙，当管子发生横向振动的振幅较大时，就会引起管壁与折流板孔的内表面间产生反复碰撞。
由于折流板厚度不大，管壁多次、频繁与其接触，将承受很大的冲击载荷，因而在不长的时间内就可能发生管子被切开的局部性破坏。
3、管子与管板连接处破坏该连接结构可视为固定端约束，管子振动产生横向挠曲时；连接处的应力最大，因此，它是最容易产生管束失效的地区之一。
4、材料缺陷的扩展造成失效管子材料本身存在缺陷(包括腐蚀和磨蚀产生的缺陷)，那么在振动引起的交变应力作用下，位于主应力方向上的缺陷裂纹就会迅速扩展，最终导致管子失效。
5、振动交变应力场中的拉应力还会成为应力腐蚀的应力源流动诱导振动引起管子破坏，易发生在挠度相对较大和壳程横向流速较高的区域。
此区域通常是U形弯头、壳程进出口接管区、管板区、折流板缺口区和承受压缩应力的管子。
管束破坏处理措施图2 壳程入口设计时，将蒸汽放在管程侧，避免高速气体流经壳程。
壳程有较大流量介质时，可以设计多个壳程入口，缓冲压力。
如图2杭州沈氏采用专利设计—分配器，合理分配4个相同的壳程入口。
为避免残留液和沉积物的滞留，焊接时尽量采用双面对接焊和连续焊，避免搭接焊和点焊。
在焊接工艺中应根据实际经验，引起应力腐蚀破裂的应力主要是残余应力，而残余应力主要是由冷加工以及焊接引起的内应力所构成。
管壳式换热器常见失效形式浅析及对策探讨
管壳式换热器常见失效形式浅析及对策探讨发布时间:2008-10-23摘要：先从管壳式换热器的几个敏感部位出发,分析了其主要的失效形式,并提出了相应的预防措施和治理方法。
然后分别指出振动、腐蚀、选材、三个对换热器失效影响最大的因素,同时引用了新的方法对换热器的振动失效评估进行了浅析。
关键词：管壳式换热器失效对策0 引言管壳式换热器是石油化工领域应用最广泛的换热设备之一。
但是,由于选材、加工制造、使用、等众多因素的影响,换热器的失效却屡见不鲜。
企业也因此遭受了不可估计的经济损失。
本文从工程实际中换热器最容易失效的敏感部位出发,综合分析了各种失效形式,明确了促使其发展的关键因素。
同时,对各种失效形式也提出了相应的预防措施。
1 管壳式换热器敏感部位的失效形式及对策1.1 换热管与管板的连接处由于换热管与管板的连接处属于几何形状突变处,再加上连接方式和焊后热处理的不当、温差应力的存在、换热管与管板材料选择的差异性等因素,使管口与管板连接处可能存在较大的残余应力,焊接部位呈隐性缺陷状态(含有气孔,杂质等)。
在壳程流体的诱导振动和其腐蚀性的双重作用下,管口与管板连接处便出现了应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀和振动疲劳破坏。
并且它们之间的相互促进,又进一步加大了连接处的破坏速度。
以下措施对提高连接处的使用寿命有一定的意义。
(1)连接方式采用先焊后胀的顺序,并且采用机械液压胀接,焊后要做相应的热处理。
换热管伸出管板的尺寸可以适当加长。
(2)换热管的材质与管板的材质尽量匹配,这样可以消除不同材料接触所形成的电势差,有利于从根本上控制管程和壳程的双侧腐蚀问题。
同时换热管材质的硬度要低于管板材质的硬度,使管板与换热管的胀接得到最佳组合。
同样,焊条的选择也是不可忽略的因素。
1.2 换热管与折流板的配合处为了加工制造的方便和使用中能充分吸收换热管的热膨胀量,折流板与换热管的配合处常留有一定的间隙。
在壳程流体的冲击下,此间隙逐渐加大,导致折流板切割换热管,从而引起强大的振动噪音和换热管的泄漏失效。
管壳式换热器失效原因及其预防措施
管壳式换热器失效原因及其预防措施摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，经济在快速发展，社会在不断进步，管壳式换热器作为生产流程的重要换热设备，在海上油田原油处理系统中发挥着重大的作用，并得到了广泛的应用。
由于海上生产条件的特殊性，换热器失效的现象时有发生，换热器的失效，会给原油脱水处理带来难度，还会造成换热介质污染，带来经济损失。
这篇文章主要论述了管壳式换热器常见的失效形式，分析振动、腐蚀以及选材对管壳式换热器的影响，并提出了相应的预防措施。
为管壳式换热器在今后生产过程中的使用提供了参考，也降低了管壳式换热器因失效而带来的经济损失。
关键词：管壳式换热器；失效；腐蚀；预防措施引言缠绕管式换热器具有普通列管式换热器不可替代的诸多优点，大量应用于石油化工领域，故其流体力学性能和热力学性能的研究受到国内外学者的广泛关注。
1硬件设计管壳式换热器腐蚀失效分析优化系统中的硬件包括采集设备、存储设备、处理设备以及输出设备。
其中采集设备用来获取管壳式换热器的腐蚀初始数据，存储设备是将分析优化系统中的相关数据进行存储，而处理数据主要依靠软件程序的控制，执行对应的任务，达到腐蚀失效分析的效果，输出设备是将分析优化系统得到的分析结果进行输出，通过系统硬件的设计形成系统运行的基本支持框架。
2管式换热器常见失效形式（1）换热管与管板的连接处。
由于流体在壳体内会产生诱导振动和腐蚀，在此双重影响下，换热管与管板的连接处便会发生应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀和振动疲劳破坏。
（2）换热管与折流板的配合处。
换热管与折流板的配合处在结构设计时通常会留有间隙，使其易加工制造，并且有利于充分吸收换热管的热膨胀量。
由于换热管中的壳程流体会产生冲击作用，在流体冲击力的作用下，此间隙会逐渐增大，从而使得折流板切割换热管，导致巨大的振动噪音和换热管的泄露失效。
（3）管板与壳体连接处。
在设备运行期间，换热器的壳体和管板之间承受着较大的温差应力和压力载荷。
管壳式换热器失效分析
管壳式换热器失效分析失效分析管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。
由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强。
管壳式换热器广泛应用于各个行业，在水泥生产企业常用作设备稀油站的油冷却器，用作车辆发动机油冷却器等。
长期以来，钢制管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强和选材广等优点在换热器的生产和使用数量上一直占主导地位。
随着强化传热等技术的发展，管壳式换热器在制造技术和传热性能上也不断提高。
然而，由于结构的复杂性和使用工况的多样性，也常常出现换热器的局部失效甚至整体报废。
一管壳式换热器零部件失效形式及预防措施管壳式换热器的主要零部件包括:筒体、封头、管束、管板、折流板、接管、法兰等，在不同的工况和介质环境下，可能会发生多种形式的失效。
从结构上分析，易发生失效的部位是各构件间的连接处，如管子和管板的连接处；从受力角度分析，在结构的曲面不连续，尤其是应力突变处往往由于存在附加应力而引起失效，如筒体和管板的焊缝处；从使用工况分析，由于高温高压而引起热应力或附加应力、工作介质具有腐蚀性、频繁地开停机而引起换热管的流体诱导振动等，都会造成筒体、换热管甚至整机失效。
1.1 管束失效(1) 管束腐蚀和磨蚀失效换热器的失效大多数是由腐蚀引起的。
最常见的腐蚀部位是换热管，然后依次是管板、换热器封头及小直径的接管。
管束腐蚀和磨蚀失效的主要原因有:①污垢腐蚀；②流体有腐蚀性；③管内壁有异物积累而发生局部腐蚀；④管端发生缝隙腐蚀等。
预防措施包括:①定期清洗管束；②合理选材；③在流体中加入缓蚀剂；④在流体入口设置过滤装置和缓冲结构等。
(2) 传热能力下降在换热器运行过程中，由于工作介质的硬度较高，或流体中含有颗粒物、悬浮物，都会导致管束内、外壁严重结垢。
随着污垢层的增厚，传热热阻很快增大，严重时污垢将会使工作介质流道阻塞，从而导致换热能力迅速降低。
预防的方法是:①充分掌握易污部位、致污物质及污垢程度，进行定期检查；②当流体很容易结垢时，必须采用容易检查、拆卸和清理的设备或结构。
裂解炉线性套管式换热器内管失效的原因分析及在线处理的方法
裂解炉线性套管式换热器内管失效的原因分析及在线处理的方法卢正雄;李元明;张晓【摘要】Cracking furnace waste heat boiler as the core equipment of ethylene plant is widely concerned. In this paper, tube failure and material damage of linear double-tube heat exchanger of waste heat boiler were analyzed, the influencing factors were found out, the proposal, and online processing method was put forward.%裂解炉废热锅炉作为乙烯装置的核心设备被广泛关注。
对废热锅炉线性套管式换热器内管失效和材质损伤进行分析，查找出影响因素，提出建议，并对在线处理作出描述。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)012【总页数】4页(P2824-2827)【关键词】废热锅炉;线性套管式换热器;材质失效;氧腐蚀【作者】卢正雄;李元明;张晓【作者单位】中国石油抚顺石化公司烯烃厂，辽宁抚顺 113004;中国石油抚顺石化公司烯烃厂，辽宁抚顺 113004;中国石油抚顺石化公司烯烃厂，辽宁抚顺113004【正文语种】中文【中图分类】TQ052线性套管式废热锅炉因其低阻力降，高产汽率，长使用周期的优点被多数乙烯装置使用。
某乙烯装置共有8台裂解炉，其中7台液态原料裂解炉采用USC-176U型超选择性炉，1台气态原料裂解炉采用 USC-12M型炉。
单台液态原料裂解炉共有4组进料，8组废热锅炉，每组废热锅炉有11个线性套管式换热器（SLE）,下称SLE，重油炉为辐射段炉管2合1进入一根SLE,轻油炉为辐射段炉管1对 1进入SLE的形式。
换热器运行故障分析与解决方案
换热器运行故障分析与解决方案一、引言换热器是工业生产中常用的设备，用于在流体之间传递热量。
然而，在使用过程中，换热器可能会遇到各种故障，影响其正常运行。
本文将针对换热器的运行故障进行分析，并提供相应的解决方案。
二、故障分析1. 故障一：换热效果下降可能原因：- 换热器管道阻塞：由于管道内部结垢、沉积物等导致换热效果下降。
- 换热介质流量不足：供应换热介质的流量不足，导致换热效果下降。
- 换热器管道泄漏：管道连接处存在泄漏，导致换热效果下降。
解决方案：- 清洗管道：定期清洗管道内的结垢、沉积物，保持管道畅通。
- 增加换热介质流量：调整供应换热介质的流量，确保足够的热量传递。
- 检查管道连接处：修复泄漏处，确保换热器正常工作。
2. 故障二：换热器温度异常可能原因：- 换热介质温度过高或者过低：供应换热介质的温度超出正常范围，导致换热器温度异常。
- 换热介质流量异常：供应换热介质的流量异常，导致换热器温度异常。
- 换热器内部泄漏：换热器内部存在泄漏，导致温度异常。
解决方案：- 调整换热介质温度：根据实际需要，调整供应换热介质的温度，确保在正常范围内。
- 检查换热介质流量：确保供应换热介质的流量稳定，避免异常情况。
- 检查换热器内部：检查换热器内部是否存在泄漏，修复泄漏处。
3. 故障三：换热器压力异常可能原因：- 换热介质压力过高或者过低：供应换热介质的压力超出正常范围，导致换热器压力异常。
- 换热器管道阻塞：由于管道内部结垢、沉积物等导致换热器压力异常。
- 换热器管道泄漏：管道连接处存在泄漏，导致换热器压力异常。
解决方案：- 调整换热介质压力：根据实际需要，调整供应换热介质的压力，确保在正常范围内。
- 清洗管道：定期清洗管道内的结垢、沉积物，保持管道畅通。
- 检查管道连接处：修复泄漏处，确保换热器正常工作。
三、结论通过对换热器运行故障的分析，我们可以得出以下结论：- 换热器运行故障主要包括换热效果下降、温度异常和压力异常等问题。
管式换热器的失效原因分析及解决办法
管式换热器的失效原因分析及解决办法摘要：化工业作为我国发展的重要推动产业，近年来我国化工行业技术水平不断提升。
作为化工行业生产过程中极为重要的换热设备，管式换热器在化工厂中的应用范围十分广泛，但由于管式换热器材料上的差异，加之由于制作过程中的不合理及其多种因素的作用下，导致管式换热器很容易出现失效的情况，对其运行稳定性、安全性造成了负面影响。
基于此，本文针对管式换热机的失效原因进行研究，同时提出针对性的合理化解决措施，从而为相关从业人员给予理论参考依据，保证管式换热器的稳定运行。
关键词：管式换热器；失效；解决措施管式换热器作为化工行业生产过程中最为重要的设备，其结构相对来说较为紧凑，且对于材料并无太高要求，因此是化工生产中主要的换热设备。
管式换热器的应用功能主要是对不同介质的气体或者液体进行换热，由于大部分换热介质都具有腐蚀性，在实际应用中经常会出现管束泄漏、腐蚀或者堵管的现象，严重影响换热器设备的正常运行。
本文针对不同结构的管式换热器进行阐述，同时针对这几种常见问题给予维修建议，以此为相关从业人员提供参考依据，提升管式换热器维修质量，保障其安全、稳定的运行。
一、管式换热器的形式及结构（一）固定管板式换热器针对固定管板式换热器在安装过程中普遍会利用焊接方式进行安装，这种结构的换热器两端管板及壳体相互连接，且其内部存在诸多紧密的排管，但相对来说，固定管板式换热器的结构较为简易，在这种换热器的壳测流动中设有折流板，管程为偶数倍且旁路小，因此固定管板式换热器内部中的各个排管都可以进行清洁，同时成本较低，经济效益较高。
（二）U型管式换热器U型管式换热器顾名思义就是将管子制作成U型，同时具备一个管板。
在U型管式换热器的结构中，管子两端是固定在相同的管板上，且此种换热器的壳体同管体相对分离，并不在一起，因此管束之间并不会发生热应力，其热补偿性能较高，管程也是较长的双管程[2]。
U型管式换热器可以承受外部环境中所造成的较大压力，在运行过程中也具备较快的流速以及较高的传热性能，因此U性管式换热器普遍应用在高温高压的环境中。
壳管式换热器故障分析与维修
壳管式换热器故障分析与维修摘要：工业产过程中，管壳式换热器应用广泛，具有结构简单，材质多样，操作方便的优点，而生产过程容易出现泄露的故障，所以需要对其进行针对性处理，采取恰当的方式检修故障，提高效率。
本文主要通过对管壳式换热器在实际运作时存在的问题进行细致的分析，找出了其中最容易出现故障的具体部位，并阐述了维修处理管壳式换热器故障的有效方法。
关键词：管壳式换热器；故障分析；维修处理前言：应用换热器的过程中，一般都是表现为热交换效率不高以及整体出现泄露等情况，考虑到其具有广泛的应用性，应该重视具体的解决措施，几乎每套设备中都会出现，因此其数量之大是不言而喻的，随之而来的检修工作量也就非常重。
可管壳式换热器的检修和其它的相比较为简单，主要是依据运行中发生的问题，有针对性的检修与修复。
所以，研究管壳式换热器的故障缘由及维修解决办法，为有关现场维修管理供给参考具有非常重要的作用。
1、管壳式换热器维修处理的必要性就管壳式的换热器来说，其主要功能是将不同介质进行换热，将不同温位能量合理的利用，既满足工艺要求，又达到节约能耗的作用。
然而，由于介质的多样性，其物料杂质也是五花八门，腐蚀原因复杂多变，多种腐蚀机理共同作用，导致其腐蚀破坏，结垢导致换热效率低下，故障频发，检修频繁，都会影响其经济性。
因此，想要确保装置的顺利工作，运行经济高效，确保装置的长、满、优运行，那么处理好管壳式换热器出现的腐蚀和积垢问题，对材质进行合理升级，就是十分值得研究。
2、管壳式换热器故障分析2.1换热器出现泄露故障在换热器运行过程中，出现泄漏主要有以下几个原因。
第一，螺栓松动或者密封垫片损坏容易造成密封面出现泄漏。
第二，因为设备长期的运作，介质对换热器和相关的管道进行长期的冲刷，从而造成设备磨损或者锈蚀的现象，经常采用机械清洗的方法也容易造成管束泄漏。
第三，换热管振动或者温差应力，会造成其之间的焊接处出现了裂缝等情况，最终引起管板泄露，管程介质出现互串。
套管式换热器失效分析[1]
![套管式换热器失效分析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/4923410790c69ec3d5bb75a4.png)
分别编号为 1 号管和 2 号管。通过对样品的宏观 形貌分析发现, 1 号管外壁未发现可见裂纹 , 内壁 存在多处裂纹 , 管子内、 外壁上存在腐 蚀产物; 2 号管外壁存在多处宏观裂纹, 焊缝区域存在腐蚀 产物, 其外观形貌如图 1所示。
229
表 2 化学成分分析结果
项 目 C 0 . 037 0 . 08 Si 0. 335 1. 50 Mn 1 . 256 2 . 00 S 0 . 003 0 . 03 P 0. 042 0. 045 实测值 标准值
2. 3 硬度检验 对裂纹附近的热影响区、 焊缝和远离裂纹的 母材进行维氏硬度检测 , 结果分别为 HV247 . 3 、 HV159 . 6、 HV153 . 7 。 0Cr25N i20 的标 准维 氏硬 度低于 200 HV。从硬度检查结果来看 , 母材的硬 度符合性能要求 , 但焊接热影响区的显微硬度高 于远离裂纹母材的硬度, 表明焊缝热影响区材料 硬度存在不均匀现象。 2. 4 扫描电镜分析 通过取样分析发现 , 2 号管 裂纹断面明显可 见裂纹起始部位、 裂纹稳定扩展区和失稳扩展区 这 3 个区域。断口可见多条由内壁开向壁厚方向 扩展的裂纹 , 裂纹呈沿晶扩展裂纹 (图 2), 断面撕 [ 2] 裂区表面存在明显撕裂韧窝形貌 ( 图 3), 断面 深色腐蚀区域微观形貌如图 4 、 5 所示 , 断面覆盖 了致密的腐蚀产物。
HU e , H E Yan feng , L ing Dong , W ang H ong m e i, L I H ua m ing , L I Sen lin
管式换热器常见故障原因分析及处理方法
一、两种介质互串（内漏）
1 产生原因
①换热管腐蚀穿孔、开裂。
②换热管与管板胀口（焊口）裂开。
③浮头式换热器浮头法兰密封漏。
2 处理方法
①更换或堵死漏的换热管。
②换热管与管板重胀（补焊）或堵死。
③紧固螺栓或更换密封垫片。
二、法兰处密封泄漏
1 产生原因
①垫圈承压不足、腐蚀、变质。
②螺栓强度不足，松动或腐蚀。
③法兰刚性不足与密封面缺陷。
④法兰不平或错位，垫片质量不好。
2 处理方法
①紧固螺栓，更换垫片。
②螺栓材质升级、紧固螺栓或更换螺栓。
③更换法兰或处理缺陷。
④重新组对或更换法兰，更换垫片。
三、传热效果差
1 产生原因
①换热管结垢。
②水质不好、油污与微生物多。
③隔板短路
2 处理方法
①化学清洗或射流清洗垢污。
②加强过滤、净化介质，加强水质管理。
③更换管箱垫片或更换隔板。
四、阻力降超过允许值
1 产生原因
壳内、管内外结垢
2 处理方法
用射流或化学清洗垢物
五、振动严重
1 产生原因
①因介质频率引起的共振。
②外部管道振动引起的共振。
2 处理方法
①改变流速或改变管束固有频率。
②加固管道，减小振动。
管壳式换热器的失效分析
２ 换 热 器 的 失 效 特 征 及 腐 蚀 产 物 分 析
对换热器 的腐蚀 管束进行外 观检查发现 ： 段 管
无 变形 ， 面粗 糙 均存 在黑 色 和红 褐色 垢 物 ， 以 表 可
此， 对管壳 式换 热器 进行 防腐 问题 的研 究 ， 防止换
热 器过早 损坏 ， 降低 因腐 蚀 引起 的物 料 浪 费 和环
第３ ８卷
第 ５期
化
工 机
械
６５ ３
由管束 内 、 壁腐 蚀产 物 ｘ 射线 衍 射检 测 可 外 知， 外壁 腐 蚀 产 物 有 ： ｅ ｅＯ 、 １ ｉ Ｃ Ａ Ｆ Ｆ ： Ａ Ｏ 、 ａ １ 、 Ｓ Ｏ ｃ ３ １ ６ Ｃ ｅ Ｏ ５ 内壁 腐 蚀产 物 有 ： ｅ ｅＯ 、 ａＡ２ 、 ａＦ ｌ ； Ｏ ４ ＦＦ２ ４ Ｆ Ｆ １ ｉ Ｃ Ａ ｅＯ 、 ｅＡ ５ ＳＯ ａ １ 。腐 蚀 产 物 成 分 基 Ｏ 本相 同 ， 主要 为 碳 钢在 Ｈ Ｏ和 Ｏ 作 用 下 的 腐蚀 产物 ， 发现硫 化 物等有 害介 质成分 ， 未 因此 判断硫 未直接参 与 腐 蚀 。壳 程 介 质 中的 Ｃ ！ 硫 化 物 Ｏ 和 对 腐蚀有 一定 的促进 作用 。
某 汽 油 加 氢 装 置 采 用 国 产 化 的 加 氢 工 艺 技 术 ， 原 料 为 乙 烯 装 置 副 产 的 裂 解 汽 油 。先 采 用 其
的管段 ， 在距管板 约 ６５ ３ ｍｍ处 存在 明显 的台阶 ， 台 阶处非焊接连接 ， 不均 匀 腐蚀 减 薄所 致 （ １ 。 为 图 ） 在 减薄区 内下部存 在多处腐蚀孔 洞 ， 管段上 部腐蚀 较轻 。剖开清洗后 ， 内 、 管 外壁表 面无金 属光泽 ， 呈 凹凸不平 的腐蚀坑 ， 有黑 色致密垢物 。
换热器失效的原因及常见故障分析
换热器失效的原因及常见故障分析摘要换热器的种类很多，操作方法大同小异，它们的共同点是利用两种物料间大量的接触面积进行热交换，以完成冷却、冷凝、加热和蒸发等化工过程。
而换热器的操作条件、换热介质的性质、腐蚀速度和运行周期决定了换热器操作维护的内容。
现以广泛使用的板式换热器为例，讨论其失效原因及常见故障。
关键词换热器；失效原因；故障分析1换热设备劣化和失效的主要形式及原因造成换热设备劣化和失效的主要形式及原因有以下几个方面：1.1腐蚀换热设备管束受到的腐蚀取决于管束内外侧介质的化学组分、浓度、压力、流速以及管束本身的材质性能。
1）介质引起的均匀腐蚀。
①硫及硫化物引起的均匀腐蚀。
硫及硫化物导致金属表面直接形成一层金属疏化物。
这种硫化物较厚而疏松对金属表面不能起保护作用。
因此，这种腐蚀是以一定的速率使管壁减薄。
②盐酸产生的均匀腐蚀。
介质中所含的氯化物遇到水时，形成盐水，加热到150-200℃以上时生成盐酸，有十分强烈的腐蚀作用，是一种“低温腐蚀”，主要发生在有冷凝产生的部位。
腐蚀的形态是均匀腐蚀，也可能随冷凝液的流向产生沟状腐蚀。
③其他强腐蚀性介质，如尿素甲胺液、硫酸、醋酸等也会引起管束的均匀腐蚀。
2）应力腐蚀开裂。
化工装置的换热设备常出现的应力腐蚀主要有两种：一种是奥氏体不锈钢管，由氯离子引起的应力腐蚀；另一种是铜管在氨环境下的应力腐蚀。
3）冷却水引起的各种腐蚀。
水冷却器占了换热设备中相当大的比例，在水冷却器的水侧，会产生各种形态的腐蚀。
①磨蚀与冲蚀。
冷却水流速高，并带有泥砂之类的固体顾粒，则在流速高，水冲击严重的局部部位易发生这种腐蚀。
②气烛。
当设计不合理，或实际的运行工况与设计工况不一致，引起水测局部管束的表面发生水的汽化时，容易在水测的管外壁发生气蚀。
③结垢引起的坑蚀。
冷却水流速过低，水质不好、水中含油污、泥垢、pH值过高，以及水中的菌藻等，都能使管束表面产生沉积物的堆积，并使沉积物覆盖下的管子金属的表面氧化膜因缺氧而破坏。
管式换热器常见故障原因分析及处理方法
管式换热器常见故障原因分析及处理方法1.管道堵塞：管道堵塞是管式换热器最常见的故障之一、堵塞可能是由于流体中的颗粒物或沉积物在管道内聚集，导致流通截面变小。
解决方法包括定期清洗管道，使用过滤器或安装泄压阀以减少沉积物聚集。
2.管子泄漏：管子泄漏是管式换热器的另一个常见故障。
泄漏可能是由于管子的腐蚀或磨损引起的。
解决方法包括定期检查管道，更换受损的管子，并采取防腐措施来延长管道的使用寿命。
3.温度不均匀：管式换热器在运行过程中，有时会出现温度不均匀的情况。
这可能是因为管道内部的流体流动不均匀或流速过快引起的。
处理方法包括调整进出口阀门的开度，增加流体的流动速度，并确保管道内没有阻碍流动的物体。
4.传热效果下降：管式换热器的传热效果可能会下降，导致换热效果不理想。
这可能是由于管道内的泛沫或局部结垢引起的。
解决方法包括定期清洗管道内的积垢物，并使用合适的添加剂来减少局部结垢的发生。
5.管子振动：管子振动是管式换热器常见的故障之一，可能会导致管子疲劳破裂。
振动可能是由于流体流动过快或管道支撑不稳定引起的。
处理方法包括调整流体的流速，增加管道的支撑点，并安装减振器以减少振动的发生。
6.泄漏气体：在管式换热器中，由于管道密封不严或焊接破裂，可能会发生泄漏气体的情况。
解决方法包括检查并修复管道的密封性，进行焊接修复，并安装泄漏气体传感器以及时检测泄漏。
总之，管式换热器常见的故障可以归结为管道堵塞、管子泄漏、温度不均匀、传热效果下降、管子振动和泄漏气体等问题。
对于这些故障，我们可以采取一系列的处理方法，如定期清洗管道、更换受损管子、调整流体流速和安装泄漏气体传感器等来解决。
这些处理方法可以保证管式换热器的正常运行和长期使用。
探讨管壳式换热器换热失效的原因及应对措施
探讨管壳式换热器换热失效的原因及应对措施管壳式换热器被工业生产广泛应用，它可以单独使用，也可以通过与各类压缩机配合使用来发挥作用。
为满足工艺工况的需要并实现连续稳定的生产，保持良好的管壳式换热器换热效果是相当有必要的。
本文对管壳式换热器换热效果失效的原因进行分析，并根据失效原因提出相应的解决措施。
一、管壳式换热器结构管壳式换热器主要包括管束、管板、外壳、封头以及折流板等部件，通过胀接、焊接、以及胀焊接等方式可以将管束与管板牢牢固定在一起，而与管板连接的是外壳。
封头上装有流体的出、入口，需要进行热质交换时，一种流体可通过管程流进换热器的管内流动，而另外一种流体则通过壳接管流进壳体与管束间隙内流动。
管束的换热面积为管束的表面积，流进换热器的两种流体温差可通过管壁实现换热。
二、换热器失效的原因管壳式换热器结构较为复杂，且使用条件多样，造成多种形式的换热器失效，本文主要从以下两个方面介绍换热器失效的原因：1.换热管与管板连接失效换热管与管板之间的连接可以根据使用条件的不同分为胀接、焊接以及胀焊接，不同的连接方法可能导致不同形式的失效：（1）胀接。
机械胀接可能会导致换热管过胀或欠胀，致使换热管内壁加工硬化，且与管板连接处的应力分布与其整个连接不一致。
若是遇到应力作用或温差变化的情况，细微的加工缺陷都可能使换热管与管板之间的连接失去效用。
并且，要不及时发现机械胀接引起的连接失效，可能导致整个连接都失去效用。
（2）焊接。
焊接接头附近出现组织塑性变形会形成极大的残余应力以及应力集中，可致使管板与换热器连接失效。
（3）胀焊接。
胀焊接集中了胀接与焊接的优势，但其操作要求较高，操作条件也较为严苛，稍有不当就可能导致连接失效。
2.管束失效结垢为管束失效埋下隐患，基础油流动引起管束振动加速了管束的失效，而管束腐蚀及应力腐蚀直接导致管束失去效用。
进入管束内壁的烘烤废气中灰粉以及未燃尽颗粒沉积结垢，污垢热阻使得换热器传热能力下降，致使原料基础油的出口温度不能满足预订需要，为管束失效埋下隐患。
换热器运行故障分析与解决方案
换热器运行故障分析与解决方案引言概述：换热器作为工业生产中常见的设备，承担着热量传递的重要任务。
然而，在使用过程中，换热器可能会出现各种故障，影响其正常运行。
本文将从换热器运行故障的角度出发，分析常见的故障原因，并提供相应的解决方案。
一、换热器泄漏问题的分析与解决方案1.1 泄漏原因分析：换热器泄漏通常是由于密封不良或管道破裂引起的。
密封不良可能是由于密封垫片老化、损坏或安装不当所致。
管道破裂则可能是由于腐蚀、冲击或过热等原因导致。
1.2 解决方案：对于密封不良引起的泄漏，应及时更换密封垫片，并确保正确安装。
对于管道破裂，需要进行全面的检修和维修工作。
在预防方面，定期检查和维护密封件和管道的状态，以及采取防腐措施，可以有效减少泄漏发生的可能性。
1.3 注意事项：在更换密封垫片时，应选择耐高温、耐压和耐腐蚀的材料，确保其与换热介质的兼容性。
在进行维修和检修工作时，应遵循相关的操作规程和安全标准，确保人员和设备的安全。
二、换热器结垢问题的分析与解决方案2.1 结垢原因分析：换热器结垢是由于介质中的溶解物质在高温条件下沉积在管道壁上引起的。
这些溶解物质可能是水中的硬度物质、沉淀物或化学添加剂等。
2.2 解决方案：对于结垢问题，可以采取物理和化学方法进行清洗。
物理方法包括高压水冲洗和机械刮板清洗等。
化学方法则可以使用酸洗或碱洗等化学清洗剂进行处理。
此外，定期检查和维护换热器，及时清除结垢，也是预防结垢问题的有效手段。
2.3 注意事项：在进行物理清洗时，应注意控制冲洗水的压力和流量，避免对管道和设备造成损坏。
在使用化学清洗剂时，应遵循相关的操作规程和安全标准，确保人员和设备的安全。
三、换热器堵塞问题的分析与解决方案3.1 堵塞原因分析：换热器堵塞通常是由于介质中的悬浮物、沉淀物或颗粒物质在管道中沉积引起的。
这些物质可能是由于介质本身的特性或管道腐蚀、磨损等原因产生的。
3.2 解决方案：对于堵塞问题，可以采取物理和化学方法进行清除。
换热器运行故障分析与解决方案
换热器运行故障分析与解决方案一、引言换热器是工业生产中常用的设备之一，用于热量的传递和能量的转换。
然而，在长时间的运行过程中，换热器可能会出现各种故障，影响其正常运行。
本文将针对换热器的运行故障进行分析，并提出相应的解决方案。
二、换热器运行故障分析1. 故障一：换热效果下降换热器的主要功能是进行热量的传递，如果换热效果下降，可能会导致生产过程中的温度不稳定或无法达到预期的效果。
可能原因：- 换热器管道堵塞：管道内部可能会积聚污垢或沉积物，导致热量传递的阻力增加，从而降低换热效果。
- 换热介质流量异常：换热介质的流量过大或过小都会影响换热效果。
- 换热器表面结垢：换热器表面可能会结垢，导致热量传递的效果下降。
解决方案：- 定期清洗换热器管道：通过定期清洗管道内的污垢和沉积物，保持管道的畅通性。
- 调整换热介质流量：根据实际需求，调整换热介质的流量，确保其在合适的范围内。
- 定期清洗换热器表面：定期清洗换热器表面的结垢，保持其换热效果的稳定性。
2. 故障二：换热器泄漏换热器泄漏是一种常见的故障现象，可能会导致能源的浪费和环境污染。
可能原因：- 换热器密封不良：换热器的密封件可能会老化或损坏，导致泄漏。
- 换热器管道破裂：长时间的使用可能会导致管道的破裂，从而引起泄漏。
解决方案：- 定期检查和更换密封件：定期检查换热器的密封件，如发现老化或损坏，及时更换。
- 定期检查管道状况：定期检查换热器管道的状况，如发现破裂等问题，及时修复或更换。
3. 故障三：换热器压力异常换热器的正常运行需要保持一定的压力范围，如果压力异常，可能会导致设备损坏或安全隐患。
可能原因：- 换热器泄漏：换热器的泄漏可能会导致压力异常。
- 换热介质流量异常：换热介质流量过大或过小都会导致压力异常。
解决方案：- 及时修复泄漏问题：发现换热器泄漏时，及时修复问题，确保换热器的正常运行。
- 调整换热介质流量：根据实际需求，调整换热介质的流量，确保其在合适的范围内，避免压力异常。
东方化工EVA装置套管换热器内管失效分析
通过 对换 热 １人】午｝外 文 的¨捕 电镜 （ＳＥＭ）观察 发现 ， ： 管 子外 表 卣上除 ｒ彳『宏观 内限 叮 的 一些大孔 ４外 ，胴 边还 仃
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, 且残余
应力最大值均发生在距焊缝 4mm 位置处, 可见易 在此区产生应力腐蚀开裂, 这与中心管焊缝 4mm 金相分析表明, 管子呈沿晶腐蚀形貌 , 裂纹呈 应力腐蚀特征。焊缝附近区域晶粒粗大 , 易于裂 纹产生及扩展。 2. 7 焊缝影响区残余应力测量 为测量焊缝影响区域残余应力, 选取不含宏 观裂纹的 1 号弯管进行残余应力检测 , 对焊缝附 近区域先进行电解抛光处理, 然后进行环向残余 左右有较多环向裂纹的宏观观察结果一致。 3 综合分析 3. 1 应力条件 中心管在 2 . 4MP a的操作压力下工作应力水 平较高 , 而且该部位正是焊接残余应力水平较高 的焊缝热影响区 , 结合金相检验结果 , 裂纹起源处 的组织和裂纹尖端的金相组织存在显著差别, 显
2. 5 断面腐蚀产物分析 采集断面中部 的腐蚀产物进 行微区能 谱分 析 , 结果表明产物中含有 Na、 O等元素 , 与工艺介 图 6 抛光状态的沿晶形貌
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2011 年
应力测试。测量采用 X 350A 型 X 射线残余应力 测 试 仪, 测 点 布 局 如 图 10 所 示 , 测 点 间 距 为 3mm, 测试结果如图 11 所示。
+ +
故的发生, 建议根据应力腐蚀介质与材料的组合, 合理选材, 同时消除避免产生应力集中的结构因 素。严格执行焊接工艺和焊接规范 , 选择合适的 焊接顺序, 利用消除应力热处理方法 , 降低焊缝热 影响区的残余应力。对已发生泄漏的套管式换热 器 , 建议采用补焊修复。首先打磨消除焊缝微裂 纹 , 然后用 N i基焊材 , 按照相应的焊接工艺补焊。 补焊后 , 采用振动法对整个换热器进行消除应力 热处理。 参
2 检验分析 2. 1 宏观观察 从中心管样品中选取两根管进行失效分析 ,
*
马小明 , 男 , 1962 年 6 月生 , 副教 授。广东 省广州市 , 510640 。
第 38卷
第 2期
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械 %
Cr 24 . 878 24 . 00~ 26. 00 Ni 19. 879 19. 00 ~ 22 . 00
析 , 并提出了相应的对策措施 , 以防止类似事故的重复发生 。 关键词 中图分类号 文献标识码
某厂有多段 VB608 套管式换热器, 该设备以 159mm 5mm 不锈钢管为中心管 , 以 219mm 6mm 的碳钢管为夹套管。中心管由 90 弯管和两 段直管焊接而成。中心管两端的弯管和直管焊接 焊缝处经常发生穿孔导致物料泄漏。笔者对中心 管取样进行了系统的失效分析 , 以确定失效原因, 并提出相关的改进措施。 1 设备简介 VB608 套管换热器是某厂甲酸钠车间一台重 要的换 热设 备, 其主 要作用 是 将 N aOH 溶液 从 120 加热到 170 , 输送到下 一合成工序 , 为甲 酸钠的合成反应提供条件。设备由 20 根管每段 为 6m 连续焊接分 两排组成 , 中心管内走 NaOH 溶液, 夹套管内走 0 . 8 M Pa 的蒸汽。换热器的工 艺条件见表 1 。 表 1 套管换热器工艺条件
图 7 晶间腐蚀裂纹 对 2 号管焊缝区金相样品沿径向端面进行观 察发现 , 抛光态下端面明显可见内壁面产生的裂 纹 ( 图 8) , 焊缝及附近热影响区域晶 粒粗大 ( 图 9) 。由此可见, 热影响区裂纹更易扩展。
分析图 11 可得, 两条曲线趋势大致相同, 均 呈典型的焊缝区域残余应力分布规律
[ 5] [ 6] 李向 良 , 李振 泉 , 郭平 等 . CO2 驱油 实验 研究 [ J]. 石油勘探与开 发 , 2004 , 31( 5): 102~ 104 . 祝春生 , 程林松 , 崔书姮 等 . 低渗透油藏注 CO2 气驱 提高原油采收 率适应 性的 研究 [ J]. 陕 西科 技大学 学报 ( 自然科学版 ), 2008, 36( 6): 36~ 41 . [ 7] 范希良 , 廖新维 , 张组波 . 水驱后油藏 CO2 驱提高采 [ 8]
图 1
2 号管宏观裂纹形貌
观察图 1 发现, 主裂纹与焊缝方向平行, 存在 以其为源的分支裂纹 , 裂纹周边无可见塑性变形, 具有应力腐蚀的基本特征。另外, 2 号管在焊缝 区域经点焊补漏处理 , 在距焊缝 4mm 左右存在大 量环向裂纹。 2. 2 化学成分分析 从 1 号管取样进行化学成分分析, 结果列于 表 2。检验结果表明, 样品 ( 1 号管 ) 材料的化学 [ 1] 成分与 GB /T 20878 2007 中 0Cr25N i20 的化学 成分一致。
质相符。黑色氧化物主要成分为 F e 和 O, 应属于 开裂后进一步氧化所致。 2. 6 金相分析 从 1 号管中部取样进行金相分析, 该试样未 抛光前在靠近内表面部位即发现明显裂纹。对试 样进行金相观察发现 , 试样在抛光态下, 靠近内表 [ 3] 面部 位呈沿 晶腐 蚀形貌 特征, 为孪 晶奥氏 体 ( 图 6) 。材料内部局部存在裂纹, 大量裂纹是由 内表面开始向外扩展的, 近内表面裂纹处可见晶 间腐蚀 ( 图 7), 裂纹呈穿晶型。
收率与埋存 实验研究 [ J]. 论文研究 , 2009, 27( 61): 48~ 51. 贾英 , 孙雷 , 孙良田等 . 向油藏中注 CO2 时引起的沥 青质沉淀研究 [ J]. 新疆石油地质 , 2006, 27( 5) : 581 ~ 585. ( 收稿日期 : 2010 09 03)
Experimental S tudy on Measur ing Aspha ltene P rec ip itation Volume in Carbon D iox ide F looding Reservoir
[ 1] [ 2] [ 3] [ 4]
HF eO2 + H 2O + 2e F e3 O4 + H 2O + 2e 2 H= H
2
考
文
献
G B /T 20878 2007, 不锈钢和耐热 钢牌号及化 学成分 [ S] . 北京 : 国家质量监督检验检疫总局 , 2007. 刘正 义 , 吴 连生 . 机 械 装备 失效 分 析图 谱 [M ]. 广 州 : 广东科技出版社 , 1990: 272~ 273. 任 颂赞 , 张静 江 , 陈质如 等 . 钢铁金 相图 谱 [ M ]. 上 海 : 上海科技文献出版社 , 2003. 宋天民 . 残余应力的产生 与消除 [ M ]. 北京 : 中国石 化出版社 , 2006 : 54~ 55 . ( 收稿日期 : 2010 08 29)
其反应结果是表面生成 F e3 O4 保护膜, 此膜 受应力的作用而遭受破坏 , 继而再钝化使膜修复, 当膜的破坏和再修复处于动态平衡状态时, 将会 发生阳极溶解型应力腐蚀开裂。 4 结束语 针对中心管介质中含有较高温度和浓度的碱 液 , 焊缝残余应力较高的实际情况, 为避免类似事
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2011 年
套管式换热器失效分析
马小明
*
李
靖
( 华南理工大学 )
摘
要
通过化学成分分析 、 扫 描电镜及残余应力检测等方 法对套 管式换热 器的泄 漏原因 进行失 效分 套管式换热器 TQ051 5 应力腐蚀 失效分析 B 文章编号 0254 6094( 2011) 02 0228 04
第 38卷
第 2期
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械Hale Waihona Puke 231微硬度也高于焊缝区和母材, 这种差异起源于焊 接过程。焊接经历了一系 列复杂的非平 衡的物 理、 化学和热力学过程 , 从而导致焊缝和热影响区 晶粒粗大等缺陷 , 从而使焊接接头处存在较高的 焊接残余应力, 成为应力腐蚀的敏感部位。 3. 2 腐蚀介质 由套管式换热器的工作条件可知中心管的介 质主要为高温碱液。奥氏体不锈钢在碱液中的应 力腐蚀破裂属于碱脆 , 产生的机理如下: 阳极 阴极 F e + 3OH 3 HF eO2 + H H + e=H
1 1 1 2 3 4
Ab stract A dev ice boast ing of a fully enclosed process , and com puter con tro l and data acquisitio n w as de sig ned to m easure asphaltene precipitation vo lum e in carbon diox ide flo od ing reservo ir and analyze the gasw ith gas chrom atography . The designed dev ice can w ithstand h ig h pressures and temperatures and ac id . The exper m ental ana lysis show s that this dev ice helps obtain effects o f bo th ground tem perature and displacem ent pres i sure on the aspha ltene precipitation in carbon diox ide flooding reservo ir . Key wo rds carbon d iox ide, aspha ltene , prec ip itatio n vo lu me
操作压力 部位 M Pa 中心管 外夹套管 2 .4 0 .8 120 ~ 170 250 N aOH 溶液 ( 120 ~ 150g /L) 水蒸气 , 冷凝水 操作温度 工作介质
分别编号为 1 号管和 2 号管。通过对样品的宏观 形貌分析发现, 1 号管外壁未发现可见裂纹 , 内壁 存在多处裂纹 , 管子内、 外壁上存在腐 蚀产物; 2 号管外壁存在多处宏观裂纹, 焊缝区域存在腐蚀 产物, 其外观形貌如图 1所示。