换热管与管板连接失效的原因及处理
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一
２ 第１ 石１ 化 ４ 备 ０１ 工卷wenku.baidu.com 油年 设 与
中 易积 聚 腐 蚀 介 质 ，而 再 次腐 蚀 引起 连 接 失 效 。 若采 用 焊 接 方 法 修 复 ，易 使 附 近 其它 换 热 管 受 热
变 形松 动 ，最终 使换 热管产 生变 形 。
２ ． ３焊接接 头泄漏 失效原因分析
在 乙炔 法 生产 聚 氯 乙烯 的工 艺 中 ，转 化 器 是 生 产 聚 氯 乙烯 的关 键 设 备 。转 化 器 采 用 列 管 式 换 热 器 结 构 ， 由于 应 力 作 用 及 腐 蚀 等 问题 引起 转 化 器 换 热 管 与 管 板 的连 接 失 效 ，从 而 造 成 非 正 常 停 车 捡 修 ，严 重 影 响 正 常 生 产 。针 对 换 热 管 与 管 板 连 接 接 头 失 效 原 因进 行 分 析 后 ，在 该 设备 结 构 设 计 和 制 造 方 面 提 出并 实 施 了相 应 改进 措 施 ， 取 得
作者简 介 ：邵俊甫 （９ ９ １５ 一），男，天津人，大专学历 ，化工
机械专 业 ，工程 师 ，现 在天津 渤夭化工 有限责任 公司从事 基建工 程施 工技术质量管理工作 。
２换热管与管扳连接接 头泄漏原因
列 管 式 换 热 器 换 热 管 与 管 板 的 连 接 形 式 分 为
３ 一 ■ 技术交流 ４
较好 效果 。
胀 接 （ 接 分 为机 械 胀 接 和 液 压 胀 接 ） 、焊 接 、 胀 胀 接 加 焊接 。这 ３ 连 接 方 式 的列 管式 换 热 器均 发 种
生 过 泄漏 失效 。
２１液 压 胀 接 接 头 泄 漏 原 因分 析 ． 液 压 胀 接 时 换 热 管 不 易 产 生 过 胀 ，胀 接 部 位 不 产 生 窜动 ，换 热 管 与 管 板 连 接 处 在 整 个 长 度 上 的应 力 分 布 是均 匀 的 。从 理 论 上 讲 ，可 靠 性 较 机 械 胀 接 要 好 。根 据 液 压胀 接 原 理及 ＧＢ１ １１ ９ ５ ．９ ９ 《 壳 式 换 热 器 》 有 关 条 款 ，槽 间距 和 槽 宽 为 管 ８９ ｍｍ。这 样 ，管 子 与 管板 之 间 的 胀 接 面 积 相 对 减 少 ，管 板 的厚 度 必 然 加 大 。 而 且 ，液 压 胀接 对 管 子 的精 度 、开 槽 精 度 均 要 求 特 别 严格 。 由于 管 板 孔 加 工 是批 量 生 产 ，必 须 保 证 １ ０ 无缺 陷 。失 ０ 效 后 再 采 用 胀 管 修 复 ， 由于 腐 蚀 凹坑 的存 在 ， 易 发生 再次 失 效 。
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冷 却水 出 口
ｌ Ｌ ｉ ， …
１
冷 却 水 入 口
） × （ × × × ×
＼Ｋ Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ ， ／
气 出口ｌ 体
图１ 列管 式换 热器示意图
都 会 使 换 热 管 与 管板 连 接 失 效 ，如 发 现 不 及 时 ， 壳 程 冷 却 水 渗 入 管程 后 ，会 引 起 大 部 分 管 子 与 管 板 的连 接 因酸 腐 蚀 而 失 效 ， 此 时 修 复 较 为 困难 。 若 采 用 胀 管 修 复 ， 管孔 的 密封 面 己被 腐 蚀 ．很 难 完 全 胀 紧 ，开 车 后 ，加 上 管板 平 面 上 的 腐 蚀 凹 坑
焊 接 时 ， 由于 高 温 产 生 热 影 响 区 附近 组 织 出 现 塑 性 变 形 ，如 焊接 时未 完 全 按 工 艺 要 求 施 焊 ， 易 形 成 较 大 的残 余 应 力 和 应 力 集 中 ，这 是 产 生腐 蚀 的主 要 原 因 。 本 设备 管 程 主 要 介 质 为 氯 乙烯 、 氯 化 氢 及 乙炔 等 ，特 别 是 工 艺 上 含 水 率偏 高 时 ， Ｃ ２，Ｈ 等这 种 腐蚀 环境 ，发 生应 力 腐蚀 开裂 ，造 ｒ 成 换 热 管 与 管板 连接 接 头 处 失 效 泄 漏 。另 外 ，焊 接 微 气 孔 、裂 纹 、夹 渣 等 缺 陷 ，也 是造 成 腐 蚀 失 效 的重要 因素 。
第４ 期
一 ３一 ３
换热 管与管板 连接 失效 的原 因及 处理
邵 俊 甫 ，张 强
（ 天津渤天化 工有限责任公司 ， 天津 ３ ０ ８ ） ０ ４ ０
［ 摘 要］分析 了列管式换 热器换热管 与管板连接 失效原 因。针对失效原 因，在 结构设 计上做 了改进 ，制造 中控制 了几个 关 键 问题 ，该设备使 用寿命明显延长 ，保 障了正 常生产。 ［ 关键 词］换热管；管板 ；失效 ；处理
ｌ 本 结 构 及 主要 技 术 参 数 基
列 管 式 换 热 器 外 型 尺 寸 ２ ｍ ００ ４ ｍ Ｘ ３ ０ ｍｍ ， 材 质 Ｏ２ 一 ０ ０ ３ Ａ。 换 热 管 ５ ｍｍ × ５ ７ ３５ ．ｍｍ，材 质 １ 。冷 却介 质 为９ ～ １０ ０钢 Ｏ ０ ℃软 水 ； 管程温 度 １ ０Ｃ，物 料 介质 为 氯 乙烯 、氯 化 汞 、活 ３￣ 性碳 （ 图１ 。 见 ）
气体入口Ｊ ，
２ ． ２机械胀接接 头泄漏原 因分析
采 用 推 进 式 机 械 胀 管 器 ，通 过 控 制 电流 的 大 小 来控 制胀 管 器 滚 锥 的转 动 ，使 换 热 管胀 接 接 头 变 形 而达 到 与 管 板 连 接 的 目的 。这 种 胀 管方 法 易 使 换 热 管产 生 过 胀 或 欠 胀 ，换 热 管 内壁 易产 生加 工 硬 化 ， 若润 滑 不 良 ，会 磨 损 起 毛 。换 热 管 与 管 板 的连 接 在 整 个 长度 上 的 应 力 分 布 不 均 匀 。在 温 差 变 化 和 应 力 的 作 用 下 ，只 要 加 工 过 程 中有 微 小 的缺 陷 ，如 管 孔 纵 向划 痕 、 腐 蚀 介 质 微 量 侵 入 等
２ 第１ 石１ 化 ４ 备 ０１ 工卷wenku.baidu.com 油年 设 与
中 易积 聚 腐 蚀 介 质 ，而 再 次腐 蚀 引起 连 接 失 效 。 若采 用 焊 接 方 法 修 复 ，易 使 附 近 其它 换 热 管 受 热
变 形松 动 ，最终 使换 热管产 生变 形 。
２ ． ３焊接接 头泄漏 失效原因分析
在 乙炔 法 生产 聚 氯 乙烯 的工 艺 中 ，转 化 器 是 生 产 聚 氯 乙烯 的关 键 设 备 。转 化 器 采 用 列 管 式 换 热 器 结 构 ， 由于 应 力 作 用 及 腐 蚀 等 问题 引起 转 化 器 换 热 管 与 管 板 的连 接 失 效 ，从 而 造 成 非 正 常 停 车 捡 修 ，严 重 影 响 正 常 生 产 。针 对 换 热 管 与 管 板 连 接 接 头 失 效 原 因进 行 分 析 后 ，在 该 设备 结 构 设 计 和 制 造 方 面 提 出并 实 施 了相 应 改进 措 施 ， 取 得
作者简 介 ：邵俊甫 （９ ９ １５ 一），男，天津人，大专学历 ，化工
机械专 业 ，工程 师 ，现 在天津 渤夭化工 有限责任 公司从事 基建工 程施 工技术质量管理工作 。
２换热管与管扳连接接 头泄漏原因
列 管 式 换 热 器 换 热 管 与 管 板 的 连 接 形 式 分 为
３ 一 ■ 技术交流 ４
较好 效果 。
胀 接 （ 接 分 为机 械 胀 接 和 液 压 胀 接 ） 、焊 接 、 胀 胀 接 加 焊接 。这 ３ 连 接 方 式 的列 管式 换 热 器均 发 种
生 过 泄漏 失效 。
２１液 压 胀 接 接 头 泄 漏 原 因分 析 ． 液 压 胀 接 时 换 热 管 不 易 产 生 过 胀 ，胀 接 部 位 不 产 生 窜动 ，换 热 管 与 管 板 连 接 处 在 整 个 长 度 上 的应 力 分 布 是均 匀 的 。从 理 论 上 讲 ，可 靠 性 较 机 械 胀 接 要 好 。根 据 液 压胀 接 原 理及 ＧＢ１ １１ ９ ５ ．９ ９ 《 壳 式 换 热 器 》 有 关 条 款 ，槽 间距 和 槽 宽 为 管 ８９ ｍｍ。这 样 ，管 子 与 管板 之 间 的 胀 接 面 积 相 对 减 少 ，管 板 的厚 度 必 然 加 大 。 而 且 ，液 压 胀接 对 管 子 的精 度 、开 槽 精 度 均 要 求 特 别 严格 。 由于 管 板 孔 加 工 是批 量 生 产 ，必 须 保 证 １ ０ 无缺 陷 。失 ０ 效 后 再 采 用 胀 管 修 复 ， 由于 腐 蚀 凹坑 的存 在 ， 易 发生 再次 失 效 。
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冷 却 水 入 口
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图１ 列管 式换 热器示意图
都 会 使 换 热 管 与 管板 连 接 失 效 ，如 发 现 不 及 时 ， 壳 程 冷 却 水 渗 入 管程 后 ，会 引 起 大 部 分 管 子 与 管 板 的连 接 因酸 腐 蚀 而 失 效 ， 此 时 修 复 较 为 困难 。 若 采 用 胀 管 修 复 ， 管孔 的 密封 面 己被 腐 蚀 ．很 难 完 全 胀 紧 ，开 车 后 ，加 上 管板 平 面 上 的 腐 蚀 凹 坑
焊 接 时 ， 由于 高 温 产 生 热 影 响 区 附近 组 织 出 现 塑 性 变 形 ，如 焊接 时未 完 全 按 工 艺 要 求 施 焊 ， 易 形 成 较 大 的残 余 应 力 和 应 力 集 中 ，这 是 产 生腐 蚀 的主 要 原 因 。 本 设备 管 程 主 要 介 质 为 氯 乙烯 、 氯 化 氢 及 乙炔 等 ，特 别 是 工 艺 上 含 水 率偏 高 时 ， Ｃ ２，Ｈ 等这 种 腐蚀 环境 ，发 生应 力 腐蚀 开裂 ，造 ｒ 成 换 热 管 与 管板 连接 接 头 处 失 效 泄 漏 。另 外 ，焊 接 微 气 孔 、裂 纹 、夹 渣 等 缺 陷 ，也 是造 成 腐 蚀 失 效 的重要 因素 。
第４ 期
一 ３一 ３
换热 管与管板 连接 失效 的原 因及 处理
邵 俊 甫 ，张 强
（ 天津渤天化 工有限责任公司 ， 天津 ３ ０ ８ ） ０ ４ ０
［ 摘 要］分析 了列管式换 热器换热管 与管板连接 失效原 因。针对失效原 因，在 结构设 计上做 了改进 ，制造 中控制 了几个 关 键 问题 ，该设备使 用寿命明显延长 ，保 障了正 常生产。 ［ 关键 词］换热管；管板 ；失效 ；处理
ｌ 本 结 构 及 主要 技 术 参 数 基
列 管 式 换 热 器 外 型 尺 寸 ２ ｍ ００ ４ ｍ Ｘ ３ ０ ｍｍ ， 材 质 Ｏ２ 一 ０ ０ ３ Ａ。 换 热 管 ５ ｍｍ × ５ ７ ３５ ．ｍｍ，材 质 １ 。冷 却介 质 为９ ～ １０ ０钢 Ｏ ０ ℃软 水 ； 管程温 度 １ ０Ｃ，物 料 介质 为 氯 乙烯 、氯 化 汞 、活 ３￣ 性碳 （ 图１ 。 见 ）
气体入口Ｊ ，
２ ． ２机械胀接接 头泄漏原 因分析
采 用 推 进 式 机 械 胀 管 器 ，通 过 控 制 电流 的 大 小 来控 制胀 管 器 滚 锥 的转 动 ，使 换 热 管胀 接 接 头 变 形 而达 到 与 管 板 连 接 的 目的 。这 种 胀 管方 法 易 使 换 热 管产 生 过 胀 或 欠 胀 ，换 热 管 内壁 易产 生加 工 硬 化 ， 若润 滑 不 良 ，会 磨 损 起 毛 。换 热 管 与 管 板 的连 接 在 整 个 长度 上 的 应 力 分 布 不 均 匀 。在 温 差 变 化 和 应 力 的 作 用 下 ，只 要 加 工 过 程 中有 微 小 的缺 陷 ，如 管 孔 纵 向划 痕 、 腐 蚀 介 质 微 量 侵 入 等