列管式換熱器的泄漏原因及防漏措施研究

董瑞華（甘肅省化工高級技工學校，甘肅蘭州 730046）

由于我國工業(yè)現代化的不斷深入，提高了用于工業(yè)生產相關設備的要求，各種新型的設備也不斷的投入到工業(yè)生產中來，列管式換熱器就這其中一項非常重要的技術。在日常的工業(yè)生產中，通過對相關冷、熱量的傳遞及結合，可以實現多種生產目的。通過流體間的熱量轉移，使得所需流體的溫度達到生產工藝得以順利進行的所需溫度，通過列管式換熱器的使用，就可以很好的實現上述目的。在列管式換熱器的實際應用過程當中，由于各種因素的影響，使得列管式換熱器較易出現泄漏及破損的問題，從而導致設備失效，無法進行正常的工業(yè)生產。因此要對列管式換熱器進行定期的、及時的檢查及更換，并迅速排除發(fā)現的問題，從而提高列管式換熱器的使用效率。

1.列管式換熱器出現泄漏的原因分析

1.1 換熱管與管板連接接頭泄漏原因分析

1.1.1 設計制造缺陷引起泄漏

列管式換熱器在設計初期就沒有選擇較為合適設計制造方案，對于原材料的選擇及相關的加工工藝可能存在問題，而在生產制造時，又是嚴格按照設計方案進行生產和加工，從而導致列管式換熱器在實際的使用過程中出現泄漏問題。此外，在列管式換熱器的加工過程當中，由于焊接質量達不到要求的質量，使得換熱管及管板處的焊接出現問題，造成了殘余應力過多、殘余變形等現象，從而導致列管式換熱器與管板接近頭處出現泄漏。同時由于在制造中某些管件的熱處理工藝質量不達標，使其產生延遲裂紋，當有應力腐蝕時，管板便出現開裂現象，而導致泄漏。

1.1.2 管束振動引起的泄漏

由于設計方案中出現管殼程走物料不當或支撐跨距過大等問題時，就會使管束發(fā)生振動。當列管式換熱器進行正常工作狀態(tài)后，如殼程為相變物料，而管程卻為無相變物流時，就會造成紊流抖動、形成氣泡并破裂等問題，造成換熱管的振動，使得換熱管與管板連接部位發(fā)生裂紋，并由于氣孔等其它因素的影響，就會擴大裂紋，最終導致開裂及泄漏等。

1.1.3 由于使用操作不當造成泄漏

列管式換熱器在正常的使用過程中，由于操作人員的技術水平不高，以及違章操作等現象的存在，使得換熱品會受到熱應力的沖擊，當材料出現延性降低等問題時，就會發(fā)生脆斷。此外，當使用的介質腐蝕性超過換熱器的設計標準時，就會造成連接處的沖刷腐蝕，最終導致泄漏等。

1.1.4 列管式換熱器換熱管與管板的連接形式主要有脹接和焊接兩種，其中脹接又分為機械脹接和液壓脹接。這三種連接形式的換熱器在生產中均發(fā)生過泄漏失效。焊接時，由于高溫產生熱影響區(qū)的附近組織出現塑性變形，加上焊接時未完全按工藝要求施焊，易形成較大的殘余應力和應力集中，這是產生腐蝕的主要原因。當介質中"4%、5%含量較高時，也會引起應力腐蝕開裂。

1.2 隔板與列管接觸處列管泄漏

對于列管式換熱器，為使管束安裝方便，隔板上的孔內徑比管外徑大，這就不可避免地產生管與隔板孔邊緣反復碰撞的現象。通常，管的材料為銅、低碳鋼或不銹鋼等，隔板的材料一般為碳鋼或不銹鋼。當管材硬度低于隔板材料硬度時，碰撞結果會使管被切割。當切割量大到一定程度時，管壁厚不足以承受介質的壓力，就會產生泄漏現象。

2.列管式換熱器的防漏措施探究

2.1 換熱管與管板連接接頭泄漏防漏措施

2.1.1 在設計過程中的防泄漏措施

在進行列管式換熱器結構設計時，首先就要進行所需生產原料的選擇，在選取的過程當中，除了要考慮其具體的使用要求外，還要針對溫差較大的場使，選擇相對膨脹系數小的材料，同時，如果其使用環(huán)境存在較強的腐蝕性，還要著重考慮所選材料的耐腐蝕性能是否達標等等。在結構設計方面，當列管式換熱器的使用環(huán)境溫差較大時，固定管板式結構已經不再適用，要選擇約束較少的U型管式等類似結構。當使用工況存在應力腐蝕時，為了降低腐蝕對縫隙連接處的影響，盡量不要應用脹接或脹焊等連接形式，宜使用焊接結構以減輕殘余應力對結構件的影響。此外，當列管式換熱器在使用中相對較易疲勞時，應最大限度的降低結構開狀異常變化的出現，銜接部位的管端就進行圓滑過度，以減少局部應力對列管式換熱器的影響。

在列管式換熱器的使用過程當中，受到管內流體的橫流流速的影響會使管件發(fā)生嚴重的振動現象，想要解決這一問題，就要在設計方案中減小折流板間距，換熱器在滿足實現需求的基礎上，選擇直徑較大的換熱管，并將單弓形折流板用雙弓形折流板來代替等，通過在設計中這些事項的更改，可以有效的降低相應的管速振動。此外，在列管式換熱器的設計過程中，還要遵照一定的行業(yè)標準及國家標準進行具體設計和制造，對管束級別、焊接形勢及要求等進行詳細的設定。并明確的標出無需熱處理的設備，最終保證列管式換熱器的設計達到正常的使用要求，并降低發(fā)生泄漏的機率。

2.1.2在制造過程中應采取的防泄漏措施

在進行實際的生產制造工作之前，要對相關的生產用原材料進行合性性檢驗，特別要指出的是要對換熱管進行水壓試漏試驗。在焊接過程中，要嚴格遵照設計技術要求進行焊接，并制定科學的焊接工藝流程及焊接原料的使用制度等，對焊接過程中所使用的焊條及焊接位置等加以重視，從而保證無焊接缺陷，提高焊接質量。在管板與管的連接處應采用液壓脹接的方法，使得管件的受力更為均勻等。在完成了相關的生產加工工藝后，不要對制成的列管式換熱器進行水壓試驗以及氣密性試驗，可起到消除部分應力，保證列管式換熱器產品質量達標。

2.1.3 使用操作過程中的防泄漏措施

在列管式換熱器進行安裝時，要預先在兩端管板處進行防府處理，降低因腐蝕而導致泄漏發(fā)生的機率。同時在設備運行過程當中，應加強相關的設備管理工作，提高操作工作人員的操作技能水平及對相關操作規(guī)范的認知程度，杜絕超負荷運轉，尤其是存在腐蝕介質時，要對列管式換熱器進行及時的檢查及數據結果記錄，并對整個操作過程進行監(jiān)督，一旦出現問題及時采取措施，最大限度的降低泄漏故障的發(fā)生。

2.2 針對隔板與列管接觸處列管泄漏的防漏措施

在列管式換熱器的設計及生產制造過程中，在滿足相關使用要求及過多增加成本的情況下，應選擇硬度相對較高的列管材料。采用隔板移位法延長換熱器列管使用壽命，即在管壁磨損到最小壁厚前，將隔板平移一位置，一般為20毫米到30毫米，使磨損在新的位置上重新開始。通常，對于換熱器的隔板，如條件允許可移位3到4次，相應管的密封性就提高了3到4倍，泄漏發(fā)生的時間也延長了3到4倍，從而延長了列管的使用壽命。

3.結語

綜上所述，本文對列管式換熱器在使用過程中易出現泄漏的原因進行了詳細的分析和探討，并針對這些問題進行了詳細的預防措施介紹，從中可以看出，基于列管式換熱器在工業(yè)生產中的重要性，要著重提高列管式換熱器的質量及使用效率。故在列管式換熱器的設計初期就要嚴把質量關，選擇質量較為合理的結構形式，同時在生產及制造過程當中也要控制好相關的生產工藝及產品質量，并做好合格性檢查。在換熱器投入使用后，相關的設備操作人員要遵守操作規(guī)程要求，不違規(guī)操作。此外，還要對列管式換熱器進行定期的檢查和維護，按階段進行清洗工作，及時排除設備故障，從而提高換熱器的工作效率，為工業(yè)生產以及人們日常生活提供更加高質量的設備保障。

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