對浮頭式換熱器失效及其故障的分析

高影（大慶石化公司能源管理中心，黑龍江 大慶 163000）

對浮頭式換熱器失效及其故障的分析

高影
（大慶石化公司能源管理中心，黑龍江 大慶 163000）

本文就浮頭式換熱器失效原因及其故障原因進(jìn)行粗淺分析，可為廣大同行在浮頭式換熱器的故障處理上提供有益參考。

浮頭式換熱器；失效；故障分析

浮頭式換熱器因其管束可以抽出且清洗方便，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，備受青睞并被廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。然而，由于其管程內(nèi)外介質(zhì)的壓力不同，在介質(zhì)的腐蝕、沖刷下，換熱器常常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行，影響整個企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，如何掌握浮頭式換熱器失效及其故障產(chǎn)生的原因，進(jìn)而解決故障問題已成為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中不可忽視的重要問題。筆者結(jié)合個人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就浮頭式換熱器失效及其故障原因進(jìn)行粗淺的分析，希望通過筆者的闡述，能夠?yàn)閺V大同行在浮頭式換熱器的故障處理上提供一些有益的參考建議。

1　浮頭式換熱器失效原因分析

對浮頭式換熱器進(jìn)行科學(xué)合理的失效分析，不僅可以幫助工作人員及時(shí)、準(zhǔn)確的判明事故發(fā)生的原因，找出解決辦法，也能夠?yàn)橄乱淮问鹿实陌l(fā)生預(yù)先做好防范措施，最大程度的降低同類事故的再次發(fā)生。正因如此，做好浮頭式換熱器的失效原因分析對確保生產(chǎn)運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。目前，在浮頭式換熱器失效分析上，我們主要采?。浩诜治?、腐蝕失效分析、殘骸分析、統(tǒng)計(jì)分析以及系統(tǒng)分析。其中，疲勞分析與腐蝕失效分析為目前一般性失效事件中應(yīng)用最為頻繁的。疲勞分析是指在壓力的交變下所引發(fā)的機(jī)械應(yīng)力突變，以及在溫度交變情況下所引發(fā)的溫差應(yīng)力交變。腐蝕失效分析則是指在和介質(zhì)接觸的器壁，因?yàn)榻橘|(zhì)的不斷腐蝕而造成了損壞。而在重大、惡性失效事故中，殘骸分析、統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)分析則為主要應(yīng)用手段，其中殘骸分析是最常用的方法之一。而尋找破損件、斷裂源位置及分析斷裂源產(chǎn)生的原因及其影響因素則是殘骸分析法中的關(guān)鍵技術(shù)所在。尤其是通過分析，我們可以清楚的看到，引發(fā)浮頭換熱器失效的主要原因包括以下幾點(diǎn)：第一，設(shè)計(jì)本身就存在不合理性，以至于在實(shí)際工作中由于工作壓力過大，而造成失效；第二，在生產(chǎn)制造中，由于制造工藝存在問題，以至于整個換熱器的結(jié)構(gòu)、尺寸均不合理，且表面質(zhì)量較差，殘余應(yīng)力過大造成失效問題；第三，在換熱器材料的選擇上，其材質(zhì)性能不合格或者存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題，而造成后期使用上的嚴(yán)重失效事故；第四，在實(shí)際使用過程中，由于使用不當(dāng)而造成的人為失效故障問題；第五，由于設(shè)備老化、超過服役期限而造成的自然失效。

要想做好浮頭式換熱器的失效分析，我們不能僅靠其中任何一項(xiàng)原因單純的進(jìn)行診斷與研究，而是應(yīng)該將所有的情況都要考慮進(jìn)去，進(jìn)行綜合的考評并得出結(jié)論，如在發(fā)生失效事故以后，要及時(shí)的收集到所有失效現(xiàn)象與特征，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析，去偽存真。然而，在用排除法與求證法，經(jīng)過若干實(shí)驗(yàn)不斷的縮小失效原因，進(jìn)而初步得到失效原因結(jié)論。此時(shí)還不能確定失效原因的時(shí)候，還應(yīng)該根據(jù)所得的初步結(jié)論，進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證與求解，最后得出最為公正、準(zhǔn)確的科學(xué)結(jié)論。

2　浮頭式換熱器的故障原因分析

通過數(shù)據(jù)分析與相關(guān)的調(diào)查，我們可以看到，在浮頭式換熱器的實(shí)際使用過程中，往往會出現(xiàn)一些故障，如：管箱內(nèi)發(fā)生泄漏、管束及連接處出現(xiàn)泄露、法蘭發(fā)生泄漏、腐蝕性泄漏及堵塞等情況。這些都嚴(yán)重影響到浮頭式換熱器的正常運(yùn)行與工作。若想切實(shí)解決這些故障問題，就必須了解產(chǎn)生故障的原因。

第一，造成浮頭式換熱器管箱內(nèi)發(fā)生泄漏故障的主要原因包括以下幾點(diǎn)：由于管板與隔板之間的連接不緊密而造成泄漏故障；管程與管箱蓋板之間的密封不嚴(yán)而出現(xiàn)泄露故障；隔板與殼體之間的連接不緊密而造成的泄漏故障。

第二，造成浮頭式換熱器管束發(fā)生泄漏故障的主要原因包括以下幾點(diǎn)：因?yàn)楣苁牟粩嗾駝?，而?dǎo)致管子逐漸變薄，最終造成磨損失效；由于長年的污垢沉積，而使得有害離子不斷濃縮，最終導(dǎo)致管壁被腐蝕而穿孔造成故障。

第三，造成浮頭式換熱器法蘭密封面發(fā)生泄漏的主要原因與墊片殘余壓緊應(yīng)力、墊片內(nèi)外側(cè)壓差及密封寬度，螺栓預(yù)緊力等因素有直接聯(lián)系。因此，要想解決這一問題，在實(shí)際工作中，我們可以采用合適的密封結(jié)構(gòu)、合理的墊片形式及墊片材質(zhì)，這才是解決浮頭、管箱泄漏的關(guān)鍵。

第四，造成浮頭式換熱器堵塞的主要原因包括以下幾點(diǎn)：外來雜質(zhì)引起的堵塞，如泥沙、上游沖來的垢物和腐蝕物；本身腐蝕物堆積所致；介質(zhì)中的微生物結(jié)垢堆積及介質(zhì)本身形成水垢。尤其是通過分析，可知90％以上的浮頭式換熱器都在不同程度上存在著污垢堵塞問題，一旦出現(xiàn)此種問題，不僅會嚴(yán)重影響浮頭式換熱器的熱性能，還會大大降低熱效率，增加運(yùn)行成本，同時(shí)，處理結(jié)垢也會進(jìn)一步增加企業(yè)的清洗成本。

3　結(jié)語

本文對浮頭式換熱器的失效原因以及故障原因進(jìn)行了粗淺的分析，希望通過筆者的闡述，能夠讓更多的人清楚的認(rèn)識到，在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)楦☆^式換熱器的管束可以直接抽出來且容易清洗，又不會受到溫差應(yīng)力的影響而在化工裝置中備受青睞，廣泛應(yīng)用于各個制造業(yè)之中。浮頭式換熱器能否穩(wěn)定運(yùn)行，已成為確保機(jī)械設(shè)備順利周期運(yùn)行的關(guān)鍵和生產(chǎn)運(yùn)行中不可忽視的重要問題。通過本文的粗淺探討，能夠?yàn)閺V大同行進(jìn)一步了解浮頭式換熱器的實(shí)際應(yīng)用情況做出有益的參考。

［1］ 周濤.浮頭式換熱器失效分析與延壽技術(shù)［D］.西安：西安石油大學(xué)，2011.

［2］ 周濤，徐東，李小紅.浮頭式換熱器失效及故障分析［J］.甘肅科技，2009，（07）：23.

The Floating Head Heat Exchanger Failure and Its Failure Analysis

GAO Ying
（Daqing Petrochemical Co energy management centre，Daqing163000，China）

In this paper，floating head heat exchanger failure causes and failure cause of superficial analysis，for the majority of peers in the floatinghead for the fault treatment ofthe heat exchanger toprovide a useful reference.

Floatinghead heat exchanger；Failure；Failure analysis

TG434

B

1674-8646（2015）08-0008-01

2015-07-09