11热交换器地定期检验

内容提要

1.热交换器概述

2.热交换器的特点

3.管壳式热交换器的失效模式

4.管壳式热交换器检验研究

5.热交换器检验展望

1.热交换器概述

1.1 什么是热交换器

1.2 热交换器中的压力容器

1.3 热交换器定期检验存在的问题

1.1 什么是热交换器

热交换器（heat exchanger）是一种在不同温度的介质之间实现热量传递的设备。

我们这里所说的热交换器原来使用换热器这一名称，GB/T151在2014版中将名称由管壳式换热器改为热交换器。热交换器的范围比换热器更加广泛。热交换器这一行业还在飞速发展，在这一领域中，总是会有新的概念产生。

GB/T 7635.1-2002《全国主要产品分类与代码第一部分：可运输产品》中代码为43911.151

1.间壁式换热器共有6类22种（43911.151）

1）管壳式换热器：固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、外导流筒式、折流杆式、螺纹管式、板杆式、双壳程式、釜式；

2）套管（双套管）换热器；

3）蛇管式换热器：沉浸式、喷淋式；

4）紧凑式换热器：垫片式、半焊式、板式全焊式、螺旋板式、板翅式、伞板式、板壳式；

5）特殊式热交换器：双套管式；

6）空气预热器。

1.2 热交换器中的压力容器

（1）工作压力大于或者等于0.1MPa；

（2）容积大于等于0.03 m3且内直径（非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸）大于等于150mm；

（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。

不在容规监管范围的热交换器

铝制板翅式热交换器

第二组介质的无壳体的套管热交换器、螺旋板热交换器

超高压管式反应器

*可拆卸垫片式板式热交换器（包括半焊式板式热交换器）、空冷式热交换器、冷却排管、钎焊板式热交换器

*常压容器的蒸汽加热盘管

热交换器产品产值结构

产品分类比例具体类型细分比例行业产品结构

换热压力容器60%

管壳式热交换器

螺旋板式、板壳式

及其它热压力容器

90%

10%

54%

6%

非压力容器热交换器40%

板式热交换器

空冷式热交换器

板翅式热交换器

70%

15%

15%

28%

6%

6%

后面我们将围绕这几个问题展开讨论。

压力容器本体中的主要受压元件，包括筒节（含变径段）、球壳板、非圆形容器的壳板、封头、平盖、膨胀节、设备法兰，换热器的管板和换热管，M36以上（含M36）螺柱以及公称直径大于或者等于250mm的接管和管法兰。

热交换器的管板和换热管很难通过检验给出安全状况等级。

热交换器定期检验存在的问题

一、热交换器的管板和换热管很难通过检验给出安全状况等级。

二、热交换器管束的新检测技术没能很好的在定期检验中应用。

三、热交换器的泄漏检测往往被检验员所忽视。

关于热交换器管束的定期检验目前还没有全面的描述文章。或者说是没有能够说清楚的文章。只有API RP 572《压力容器检验》中有所描述。我国油标委将其翻译成为SY/T6552-2003《石油工业在用压力容器检验的推荐做法》。其中在资料性附录C中提到了几种热交换器的检验。

管束检验的第一步是通过外观检验建立腐蚀模型。其中叙述了外观检验中应注意的问题，并提到抽出管子确定其寿命。介绍了管壳式热交换器的易腐蚀部位。但是如何确定管束及管板的安全状况等级的问题还是没有任何程度的解决，同时对于如何建立腐蚀模型，如何确定管子寿命也没有进一步的说明。

2.热交换器的特点

一、所有热交换器都至少有两程

也就是说至少有两种以上的介质在各自的封闭空间内流动。

二、管束比壳体更脆弱

管束比壳体失效的概率更大。由于管束大多都在壳体的包封内，所以管束的失效所带来的火灾及爆炸等风险不如壳体明显。

三、在工艺装置中，如果不考虑定期检验的需要，热交换器是停工检修中打开几率最高的工艺设备。

同时也是对工艺装置运行状态反映信息最多的设备。

四、热交换器在静设备中是造成非计划停工最多的工艺设备。

五、热交换器还是目前特种设备中社会服务程度比较低的，同时也是用户服务需求比较高的工艺设备。

3.管壳式热交换器的失效模式

3.1 热交换器壳体的失效模式

热交换器壳程的失效模式及特点与压力容器无根本区别，在其它课程中也有所描述，这里不再赘述。

这里我们要强调的是密封面泄漏的问题。最近出过的几起重大热交换器事故都是由热交换器密封面失效造成的。我参与处理的事故就有四起。

热交换器泄漏检测由谁来负责？

3.2 管壳式热交换器管束的失效模式

我们在这里主要讨论一下管束的失效模式。关于热交换器管束失效分析类的文章很多，但是目前没有将哪一篇文章将热交换器管束的失效模式系统地归纳起来。许多篇文章中试图将这一问题描述清楚，但是都没有达到理想的效果。

在这里我只能就我所认识的管束失效模式进行讨论。

一、温差应力

由于热交换器的工艺特性是两种以上的介质进行热量交换，因此在热交换器中温度差是不可避免的。在设计时必须对此充分考虑，不能因温差应力造成热交换器的损坏。

但是因温差造成热交换器损坏的案例时有发生，主要体现在管板开裂、管头开裂和密封面泄漏等三个方面。在热交换器检验中如果发现这三个现象，则应考虑温差应力的问题。