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管殼式換熱器失效的體現

2021-08-19 17:25:32

管殼式換熱器是化工領域中復用換熱設備之一,具有重要意義,應用十分廣泛。但由于商品時代物質化特征的影響,使得換熱器會因材料的選擇、加工制造不合理、使用不當等諸多因素的影響,導致換熱器失效的現象時有發生。熱交換器的失效,會給企業帶來不可估量的經濟損失,因此,對其失效的原因、形式和處理方法進行分析十分重要。本文通過對管殼式換熱器在工程實際應用中存在的問題進行分析,找出了管殼式換熱器容易失效的敏感部位,并通過對其失效形式、特點的分析,闡述了管殼式換熱器失效形式。

熱交換器常見故障形式。

靈敏度高:換熱器管板與熱交換器的連接處。

換熱器管板與換熱管的連接處會出現幾何形狀的突變,再加上一些外部因素如:管板與換熱管連接不當、焊后處理不及時、兩者之間存在的溫差應力、板管和換熱管所選擇的材料之間存在的差異性等,都會成為管板和管板連接處存在的缺陷(焊接部位出現氣孔、焊管等雜質)的原因。當殼程流體腐蝕性影響及誘導振動時,會使換熱管與管板連接處產生振動疲勞破壞、接縫腐蝕、應力腐蝕開裂。這兩種情況相互交錯,在一起就會進一步破壞連接處,加速破壞速度,降低連接處的壽命。

敏感點二:折流板與換熱管配合使用造成損壞。

為使換熱管的熱膨脹量能被充分吸收和利用,且加工制造方便,通常在換熱管與折流板的配合下,在使用時會留下一定程度的間隙。長時間內,由于殼體流體的沖擊,配合處的縫隙將不斷增大,使折流板連續切割換熱管,在折流板的切割作用下設備不僅會產生強烈的振動噪聲,還會導致換熱管的泄漏失效。與此同時,配合處縫隙的不斷增大,促使殼程流體內的流動過程更加復雜,對換熱器的傳熱效率產生了重要影響。

管殼式換熱器


熱交換器敏感部位:換熱器外殼、管板連接處損壞。

熱交換器在使用過程中,熱交換器殼體和管板長期承受較大的壓力荷載和溫度應力。在換熱器的殼體、管板連接處產生局部應力。對產生局部應力的原因如下:(1)熱交換器外殼所受的溫度很高,徑向變形很大。與管板相反,不僅受力溫度低,變形量小,而且由于管板厚度大,對與之相連的熱交換器殼體具有較大的抗變形剛度,因而受其約束。(2)由于換熱器外殼受到限制,使得高溫載荷下的徑向膨脹也受到一定的限制。斷裂損傷的發生,加上其它因素的影響是很大的??偟膩碚f,造成上述結構局部應力的主要因素是:換熱器殼體與管板之間的溫度分布不均,且存在有較大剛度這一特點。因此,在日常運行中,可根據實際需要,在滿足結構剛度要求的基礎上,適當減薄管板厚度。

敏感點四:u形彎管。

在不銹鋼管束的使用中,u型管本身的形貌特征決定了其塑性變形,用它時會產生殘余拉應力。造成這種應力的原因是兩個直管段不均勻的熱變形產生溫差應力,并相互疊加,導致彎管處產生拉應力。由于有腐蝕介質的參與,加上換熱器工作過程中產生的扭曲振動和彎曲振動,極易造成彎管部位的疲勞腐蝕破壞,影響極大。

五敏感部位:小浮頭墊片有泄漏。

溫度差的存在是造成小浮頭墊片內漏的主要原因。小浮頭墊片在使用過程中,由于溫差應力的存在,減小了螺栓的預緊力,同時小浮頭墊片本身不能自緊閉,導致其使用失效??傊?,引起小浮頭墊片泄漏的主要原因是,在預緊過程和溫差應力的作用下,存在殘余應力。

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