在各類換熱器的制作與運(yùn)用中，管殼式換熱器占據(jù)著中心的方位，原因在于其耐高溫高壓、傳熱系數(shù)高、裝置便利、結(jié)構(gòu)緊湊、出產(chǎn)成本低一級特色。一起，由于其結(jié)構(gòu)的多樣性以及使用要求的復(fù)雜性原因，然后引起換熱器各種辦法的失效情況。如：換熱管與管板之間的銜接處簡單呈現(xiàn)失效，筒體與管板之間的焊縫處也簡單失效。換熱管呈現(xiàn)振蕩現(xiàn)象、熱應(yīng)力或是附加應(yīng)力以及作業(yè)前言的腐蝕性等情況均會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器部分或是整體性的失效結(jié)果。

一、換熱管與管板之間的銜接

1.1機(jī)械滾脹法

機(jī)械滾脹法，一般會(huì)構(gòu)成換熱管呈現(xiàn)過脹或是欠脹的情況, 換熱管的內(nèi)壁簡單呈現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。如下圖1所示為脹接辦法，首要使用在抗拉脫才能和密封性高的環(huán)境中，不可以在高溫環(huán)境中作業(yè)。在呈現(xiàn)溫差改變時(shí)，脹接方位的剩余應(yīng)力會(huì)慢慢消失，下降了抗拉脫力和密封功能，然后構(gòu)成換熱管和管板之間銜接的失效。它的長處在于脹接的結(jié)構(gòu)比較簡單，有利于換熱管的替換和修補(bǔ)，一般運(yùn)用在規(guī)劃壓力不高于4.0 MPa以及規(guī)劃溫度不高于300 ℃的條件下。

圖1  脹接辦法示意圖

1.2液壓脹接

液壓脹接法，使管板與換熱管的銜接方位應(yīng)力散布均勻，具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、出產(chǎn)效率高、密封性杰出等長處，可是關(guān)于管板的管孔以及開槽的精度要求特別高

1.3爆破脹管

爆破脹管，指的是使用爆破時(shí)發(fā)作的徑向力，使得換熱管脹緊，與此一起，使用爆破時(shí)發(fā)作的軸向力，將管內(nèi)殘?jiān)Τ龉芡?。脹接法適用于無劇烈振蕩，無過大的溫度動(dòng)搖，無顯著的應(yīng)力腐蝕傾向的場合。

1.4焊接法

換熱管與管板如選用焊接辦法如下圖2所示時(shí), 換熱管和管板焊縫銜接處發(fā)作剩余應(yīng)力情況，然后構(gòu)成應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲憊，換熱管和管板的銜接處易發(fā)作失效走漏。因而在施焊時(shí)，需對管端加以打磨，鏟除焊接范圍的污染物。焊接法不適用于較大振蕩、有縫隙腐蝕傾向的場合。

圖2  焊接辦法示意圖

二、管殼式換熱器失效與遭到損壞的成因剖析

腐蝕是管殼式換熱器最常見的失效辦法。腐蝕最常見的部位為換熱管與管板銜接處，遭到腐蝕的成因如下：管殼程作業(yè)介質(zhì)本身的酸堿性存在著腐蝕性，殼體或是換熱管中的拉應(yīng)力，換熱管和管板之間存在著縫隙等情況。上述情況均會(huì)加快腐蝕的進(jìn)展，然后構(gòu)成換熱器的失效。

2.1作業(yè)介質(zhì)腐蝕

若作業(yè)介質(zhì)內(nèi)溶解必定含量的氧、氮、氫與硫等元素，一般會(huì)構(gòu)成換熱器的失效。挑選合理的前言決議著換熱器的運(yùn)用壽命，不同的腐蝕性介質(zhì)要選用相對應(yīng)的防止對策。如：運(yùn)用收回硝酸尾氣作為熱量的廢熱鍋爐，由于硝酸尾氣中首要成份是氮化物， 當(dāng)其處于必定的溫度與壓力環(huán)境中，氮和鐵其他不少的合金元素會(huì)發(fā)僵硬且脆的氮化物，然后構(gòu)成鋼材呈現(xiàn)氮化的現(xiàn)象，終究下降力學(xué)功能趨弱。特別是高溫氣體的入口處，作業(yè)介質(zhì)腐蝕會(huì)構(gòu)成管板的外表、管板與換熱管之間的銜接處以及管板外部的換熱管端面由于氮化的原因而呈現(xiàn)走漏情況。海洋環(huán)境中運(yùn)用的設(shè)備面臨著愈加復(fù)雜的腐蝕情況，如：吸氧腐蝕、海生物腐蝕等。金屬腐蝕還與海水的氧含量、溫度、PH、溶液成份、海水的流速等要素有關(guān)。紫銅對海水流速腐蝕最靈敏，B10銅合金對加入海砂后的沖刷腐蝕也很靈敏。大部分銅合金在活動(dòng)海水均存在臨界流速。如：海水流速超過4.5米/秒,  B30銅合金腐蝕速度十分的快。銅合金在海水環(huán)境中還面臨著脫成分腐蝕情況。

2.2應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是最廣泛最嚴(yán)峻的一種失效辦法。其發(fā)作的基本條件有三點(diǎn)：（1）靈敏原料，發(fā)作應(yīng)力腐蝕首要是合金，純金屬極少發(fā)作。（2）特定的介質(zhì)，如酸堿鹽溶液、海水、工業(yè)大氣、水蒸汽等（3）滿足的拉應(yīng)力。管殼式換熱器在熱處理、焊接以及加工過程中呈現(xiàn)的剩余應(yīng)力，設(shè)備在作業(yè)條件下接受外載荷而引起的作業(yè)應(yīng)力，溫差引起的熱應(yīng)力，設(shè)備、部件的裝置和安裝而引起的應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)品體積效應(yīng)而引起的應(yīng)力等。因而，應(yīng)及時(shí)地鏟除應(yīng)力腐蝕影響。

2.3 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是因金屬與非金屬之間或金屬與金屬之間存縫隙，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流情況而引起縫內(nèi)金屬腐蝕加快的一種部分腐蝕形狀?？p隙腐蝕的條件是應(yīng)具有必定的縫隙，其寬度有必要能使介質(zhì)進(jìn)入縫內(nèi)，一起又有必要窄到能使介質(zhì)在縫內(nèi)阻滯。一般發(fā)作縫隙腐蝕最靈敏的縫寬為0.025mm~0.1mm。如換熱管與管板選用如上圖2所示焊接時(shí)，管板和換熱管之間存在著縫隙往往就會(huì)發(fā)作縫隙腐蝕。因而，應(yīng)及時(shí)地改進(jìn)制作工藝盡量防止縫隙的存在。

2.4腐蝕疲憊

腐蝕和循環(huán)載荷協(xié)同效果下往往會(huì)發(fā)作腐蝕疲憊，腐蝕環(huán)境中運(yùn)行的設(shè)備要常常接受交變載荷，很少有實(shí)踐構(gòu)件只接受單向靜態(tài)負(fù)載，腐蝕疲憊其風(fēng)險(xiǎn)程度比單純的腐蝕或疲憊要嚴(yán)峻得多。因而，剖析腐蝕疲憊損害發(fā)作開展的原因和速度，進(jìn)而評估設(shè)備的運(yùn)用壽命或找到有用的腐蝕疲憊開裂的操控措施，進(jìn)步設(shè)備運(yùn)行的牢靠程度。

2.5點(diǎn)腐蝕

腐蝕呈現(xiàn)在金屬外表很小區(qū)域并逐步深化到金屬內(nèi)部，而其他大部分外表不發(fā)作腐蝕或腐蝕很輕微的形狀。發(fā)作點(diǎn)蝕的條件：（1）多發(fā)作在外表生成鈍化膜的金屬和合金上或外表有陰極性鍍層的金屬上。（2）往往有侵蝕性鹵素離子與氧化劑共存。（3）對給定的金屬—介質(zhì)體系，存在一特定的臨界電位，高于此電位時(shí)才發(fā)作點(diǎn)蝕。

三、管殼式換熱器失效的操控辦法

3.1結(jié)垢

管殼式換熱器在操作必定時(shí)刻之后，若管壁的結(jié)垢十分地顯著，那么傳熱才能就會(huì)弱化，換熱介質(zhì)的出口溫度無法與開始規(guī)劃的工藝參數(shù)要求相吻合，塵垢構(gòu)成管內(nèi)徑日益變小，流速則遞加；壓力受損遞加。此時(shí)，應(yīng)選用定時(shí)性的流量檢測、壓力與溫度等多種操作辦法來界定結(jié)垢的情況。

3.2腐蝕與磨損

塵垢、換熱介質(zhì)、流體速度偏大以及電化學(xué)等一系列原因均會(huì)構(gòu)成換熱器殼體、換熱管以及外部呈現(xiàn)腐蝕與磨損。殼體一般選用超聲波測厚設(shè)備或是其他的非損壞性測厚設(shè)備，由外部檢測與評估的辦法界定可以發(fā)作腐蝕與減薄等殼體具體部位。換熱管在呈現(xiàn)決裂之前的腐蝕與磨損情況選用渦流探傷法進(jìn)行剖析，詳細(xì)剖析換熱管壁厚減薄量，一起也對換熱管缺點(diǎn)的深度進(jìn)行剖析，提早防止并操控?fù)Q熱器的失效。

3.3走漏

換熱管由于腐蝕以及誘導(dǎo)振蕩等原因會(huì)呈現(xiàn)決裂的現(xiàn)象，管端由于腐蝕以及高溫蠕變等，再加上疲憊損壞等原因然后構(gòu)成換熱管和管板之間的銜接處呈現(xiàn)走漏。有用的操控辦法：在流體出口處取樣，剖析它的色澤、粘度以及比重等目標(biāo)來測驗(yàn)管制的走漏與損壞的程度。

3.4振蕩

換熱管制會(huì)和泵、壓縮機(jī)發(fā)作共振的情況，反轉(zhuǎn)機(jī)械會(huì)發(fā)作直接脈動(dòng)的沖擊，流領(lǐng)會(huì)發(fā)作必定的振蕩，經(jīng)過選用振蕩測驗(yàn)設(shè)備或振蕩動(dòng)靜的辦法來揣度振蕩的情況。

3.5內(nèi)孔焊技能

有些換熱器是作業(yè)在高溫與腐蝕性應(yīng)力環(huán)境中的，換熱管與管板如選用上圖2辦法焊接時(shí)，管板和換熱管內(nèi)部會(huì)存在著空隙，一起焊縫遇到高溫外界腐蝕性流體載荷沖擊影響，很簡單呈現(xiàn)腐蝕開裂的情況，然后在很大程度上縮短了設(shè)備的運(yùn)用壽命。為了下降高溫腐蝕性流體對管板焊縫所帶來的損害，有必要改進(jìn)焊接工藝來加以操控，優(yōu)化管板和管制之間的銜接辦法。可以挑選對接焊縫構(gòu)成對接接頭或鎖底接頭內(nèi)孔焊結(jié)構(gòu)。對接焊縫構(gòu)成對接接頭內(nèi)孔焊辦法如下圖3所示。內(nèi)孔焊接頭技能可以有用地下降換熱管和管板接頭處所存在的應(yīng)力腐蝕和空隙腐蝕等情況。

圖3   管板辦法示意圖

四、定論

經(jīng)過上述剖析，管殼式換熱器的失效、損壞與作業(yè)介質(zhì)、資料、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備操作、流體載荷等多種要素存在著內(nèi)涵的關(guān)聯(lián)性，也是上述要素的一起效果。因而，在規(guī)劃管殼式換熱器時(shí)應(yīng)考慮資料的選用、管板的強(qiáng)度、換熱管強(qiáng)度和穩(wěn)定性、制作工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備操作和運(yùn)用環(huán)境情況及作業(yè)介質(zhì)性質(zhì)等各類影響要素，到達(dá)有用操控管殼式換熱器失效目的。 

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