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换热器泄漏原因分析及对策
2011-06-20 14:39:22 来源:中国化工设备网 作者:顾天杰 【 】 浏览:2874次 评论:0

    [摘要]对洛阳石化生产装置中换热器的腐蚀泄漏、磨损泄漏、静密封泄漏在制造、安装、检修方面的原因做了分析,并提出了相应的防治措施。
    [关键词]换热器管束;密封面;泄漏;防治

    在装置运行和检修过程中,换热器泄漏是经常遇到的现象。就泄漏产生的形态而言,主要有腐蚀泄漏、磨损泄漏、静密封失效泄漏。原因有工艺方面的问题,也有设备的先天不足,还有施工习惯、质量控制等方面的缺陷。本文讨论的重点是通过加强对制造、安装、检修质量的控制来防止泄漏。
    1·换热器芯子的泄漏
    1.1管束与管板连接焊缝的泄漏
    管束与管板间的连接有强度胀、强度焊、胀焊结合3种方式。强度胀如无过大的振动、温度变化和应力腐蚀,是比较理想的连接方式,但由于其工序复杂,对管束端部表面质量、硬度、管板的机加工精度、胀管经验要求很高,因此绝大部分芯子都是焊接方式。但该方式存在着不足:管束与管板的强度焊缝都是焊一遍,很容易出现焊接缺陷,因此,新制作的芯子在进行水压实验时从强度焊缝处泄漏是常有的事。同时,只进行强度焊接的芯子,管束与管孔之间存在着深且窄的间隙,焊缝在间隙内有很大的焊接残余应力,而且间隙中会积聚大量的Cl-,又处于贫氧状态,很容易产生缝隙腐蚀和应力腐蚀而出现腐蚀泄漏。
    解决这种腐蚀泄漏的办法是采用强度焊加贴胀的方式,既可降低对管孔的加工精度、管束的表面质量、硬度及胀管经验的要求,又消除了间隙,从而消除缝隙腐蚀和间隙内的应力腐蚀。例如,洛阳石化常减压车间的常顶换热器H 1001,在前几年经常发生焊缝腐蚀穿孔泄漏,后来对其进行了更新,新芯子采用强度焊加贴胀的方式,从使用情况看运行周期明显提高。
    1.2管束的腐蚀泄漏
    1.2.1腐蚀泄漏的主要原因
    (1)管束质量缺陷。管束表面往往存在着一些缺陷,如细小的砂眼、重皮、凹坑、局部擦伤等,这些缺陷可导致腐蚀的加强,容易产生泄漏。在制造管束的过程中,对管束的表面质量重视不够,认为只要试压不漏就行,实际上管束表面的这些缺陷往往是管束腐蚀泄漏的根源。
    (2)折流板或支持板的负作用。主要表现在其管孔不合适或与管板间相互对中不好时会局部挤压管束。使受挤压处的防腐层难以涂上,如果由于外因而折流板或支持板相对于管束稍有错动,未防腐的部分就会裸露出来,从而加速管束的腐蚀。而且该处容易藏污纳垢,形成小的滞流区,导致缝隙腐蚀的产生。管孔外的锐角未去掉,穿管时会刮伤管束。另外,管孔不合适会造成管束的振动破坏。
    (3)吊装时钢丝绳对管束防腐层的破坏作用。在运输、安装过程中,采用的吊装工具几乎都是钢丝绳,由于其硬度高,很容易将管束的防腐层破坏,这也会造成腐蚀的产生。
    (4)检修时吹扫、清洗、试压的负作用。检修时都是用蒸汽吹扫,用新鲜水清洗芯子和试压,而且试压从上水到放水经历的时间很长,结束后又不按要求吹干,这就会导致水分的增加,为腐蚀性介质的充分电离创造了条件;Cl-含量的增加,它们与管束中吸附的Cl-及H2S共同作用,会加剧腐蚀反应的进行;氧含量的增加,氧对碳钢芯子腐蚀起着很大的促进作用。水、腐蚀性介质、氧气的共同作用,使其腐蚀速度远高于水、氧含量低时的腐蚀速度。这就是“检修负效应”产生的主要原因。
    1.2.2防治腐蚀泄漏应采取的措施
    (1)严把材料关,对每根管子都要严格检查。有重皮、凹坑、划痕等缺陷的管子要坚决剔除。(2)加工折流板或支持板的管孔时,应尽量以标准上限为宜,同时应确保安装时的同心度,使管子能够顺畅地穿入,不留防腐死角。但管孔不能太大,否则会造成振动的加剧。另外,芯子在防腐槽内应多翻转几下,保证各个部位都能做好防腐层。(3)吊装时所用的钢丝绳上应缠绕软质材料或芯子与钢丝绳接触部位加软的垫层。(4)完善吹扫、清洗、试压工序。系统用蒸汽吹扫后应立即用压缩风再吹扫一次。芯子清洗完、换热器试压完后应立即通风干燥,尽量减少换热器与水的接触时间。
    洛阳石化二催化车间换热器E 1205,在2007年发生泄漏,泄漏部位主要集中在折流板位置的换热管上。究其原因有二:一是该部位防腐未处理好;二是管束在使用时振动太大,换热管与折流板剧烈摩擦,破坏了该部位的防腐层,在腐蚀介质作用下迅速腐蚀破坏。后来对管束进行了更新,严格按上述措施对其质量进行控制,结果延长了管束的使用寿命。
    2·换热器静密封的泄漏
    换热器静密封泄漏主要集中在小浮头、管箱及外头盖,影响较大的是小浮头的泄漏。
    2.1静密封泄漏的原因
    (1)垫片的种类和质量有问题。洛阳石化所采用的垫片主要是石墨缠绕垫,对中小直径、温度和压力较低的换热器来说,其效果还是可以的。但对直径较大的换热器,其效果较差。缠绕垫质量达不到要求,金属垫硬度、加工精度、尺寸偏差不合格等是造成静密封泄漏的主要原因。(2)密封面不平行。换热器芯子的管束与管板不垂直、壳体变形或内部有杂物等都会造成密封面的不平行。其结果是垫片一侧紧另一侧松,从而造成泄漏。(3)密封面有缺陷,如径向划痕、麻点等,是造成静密封泄漏的另一原因。(4)没及时进行必要的热紧。对温度、压力较高的法兰密封面若不进行有效的热紧,一旦出现泄漏很难紧住。有些换热器泄漏时发现螺栓好象没紧过一样,这是没有进行热紧造成的。
    2.2防治措施
    (1)严把垫片质量关。对有损伤,硬度、精度、尺寸不合格的垫片坚决不用,并要根据具体情况合理选择垫片的种类。(2)确保芯子的安装质量。芯子的管板与管束的垂直度的正负偏差<1 mm。垫片要放正,螺栓要对称均匀把紧。(3)对有缺陷的法兰密封面要加以修补或更换。(4)对温度、压力较高的法兰密封面必须进行及时有效的热紧。
    洛阳石化三联合车间换热器E 3102和E 3105,在2009年5月份发生泄漏,拆卸后对密封面和垫片进行了认真检查,发现管箱密封面存在腐蚀缺陷。技术人员组织对有缺陷的密封面进行了修补,有效地解决了两台换热器的泄漏问题。
    3·结束语
    洛阳石化在近几年的换热器制造安装和装置停工大检修中,针对换热器不同部位的泄漏采取了大量的防治措施,取得了良好的效果和效益。但换热器泄漏的现象还时有发生,还要进一步分析和采取相应的防治措施,把换热器泄漏率降到最低水平。

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Tags:换热器管束 密封面 泄漏 防治 责任编辑:草木含羞

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