船舶大氣冷凝器常見故障及對策研究

趙立震

（南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

船舶大氣冷凝器常見故障及對策研究

趙立震

（南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

本文主要介紹船舶大氣冷凝器常見的故障，如換熱管方面的問題，氣泡腐蝕、沖刷腐蝕、沉積腐蝕、電解腐蝕、冷卻水清潔度不達標、冷卻水流量過小、銅管材質問題、施工問題以及使用操作問題；端部法蘭處泄漏問題，如法蘭螺栓松動所致泄漏、墊片質量問題所致泄漏、冷卻水管路應力大導致端部法蘭出現間隙而泄漏、法蘭與殼體焊接導致法蘭平面度變差所致泄漏、蒸汽壓力超過大氣冷凝器工作壓力所致泄漏；大氣冷凝器工作性能下降，原因在于傳熱面污化、管側或殼側積氣、端蓋隔板腐蝕、使用情況與設計參數不同。在此基礎上，探討這些故障產生的原因，提出解決對策，供同行參考。

大氣冷凝器；換熱管；沖刷腐蝕；沉積腐蝕

船舶大氣冷凝器主要用于回收各種雜用蒸汽的凝水，燃油、滑油、日用水等加熱的排汽或凝水，以及冷凝鍋爐的多余蒸汽。大氣冷凝器將冷凝為60～80℃的凝水排至熱水井中，經過濾作為鍋爐的補充水，使冷凝水得到循環使用。因此，大氣冷凝器出現故障需盡快修復。本文主要分析船舶大氣冷凝器幾種常見的故障，并探討故障產生的原因，提出解決對策。

1 換熱管問題及對策

1.1 氣泡腐蝕

水流進大氣冷凝器管板端部時，通常會在換熱管進口處產生紊流導致換熱管端部與管板氣蝕，水流速越高，氣蝕越嚴重，這是造成換熱管泄漏的一個重要原因。大氣冷凝器的冷卻水流速一般為1.2～2.4m/s，通常取值為1.2～2m/s，為減少大氣冷凝器換熱管氣泡腐蝕，通常要減小冷卻水流速。

1.2 沖刷腐蝕

在管路系統中，因受其他支路的影響，如其他支路堵塞等，而使流經大氣冷凝器的水流量增大，超過極限流速，使銅管產生沖刷腐蝕，導致銅管內表面受損穿孔產生泄漏。針對沖刷腐蝕，通常情況下，可以通過管板及管頭的腐蝕情況判定，也可以根據流速測定。

為減少大氣冷凝器的沖刷腐蝕，需持續關注大氣冷凝器的冷卻水流量，在保證出口溫度的前提下，通過關小進口閥門開度來減少冷卻水到大氣冷凝器的分配量，即降低冷卻水流速，控制冷卻水流量。若發現因沖刷腐蝕導致銅管內表面受損而穿孔泄漏，應立即堵塞漏管，防止沖刷腐蝕的繼續發生，并待合適機會更換漏管。

1.3 沉積腐蝕

換熱管內局部點蝕及與管內沉積物共同作用下發生局部加速腐蝕的現象。同時，由于水質問題或介質被污染，某些離子會使管子產生腐蝕。為減少大氣冷凝器沉積腐蝕，要定期打開端蓋，清潔端蓋內雜物，定期清洗換熱管，清除沉淀物。

1.4 電解腐蝕

水在流動中產生的靜電及大氣冷凝器管板與冷卻水管端部產生的電位差造成大部分靜電到達大氣冷凝器端部得以釋放，從而導致電解腐蝕。例如，防腐蝕鋅塊未能及時更換，容易使銅管和端蓋腐蝕。一般來說，兩至三個月內，就要對大氣冷凝器防腐鋅塊進行檢查，如防腐鋅塊蝕耗為原來大小的1/2以上，可清理后裝回原處，若蝕耗2/3以上，必須更換新的防腐鋅塊［1］。

為減少大氣冷凝器的電解腐蝕，需按設計要求的時間間隔，定期對大氣冷凝器防腐鋅塊進行檢查。具體操作為：將冷卻水閥關閉，旋下端蓋上的悶塞即可安排檢查或更換鋅塊，若蝕耗超標，立即更換防腐鋅塊。

1.5 冷卻水清潔度不滿足要求

確保進入大氣冷凝器的冷卻水的清潔度滿足要求，防止雜物進入大氣冷凝器而使管頭堵塞。一旦雜物進入，就會影響大氣冷凝器內冷卻水的正常流動，若管內冷卻水流速過慢（一般情況下，最小流速不應小于0.8m/s）則形成死水區，從而出現沉積腐蝕，導致換熱管損壞。為了解決該問題，可在大氣冷凝器冷卻水進口加裝濾器，定期清洗濾網。

1.6 冷卻水流量過小

若冷卻水流量過小，即低于設計許可流量，會造成大氣冷凝器內換熱管冷卻水不足，出現蒸汽干燒，從而腐蝕換熱管。為防止大氣冷凝器冷卻水流量過小，可在大氣冷凝器冷卻水進口加裝流量計，監測冷卻水流量。

1.7 銅管材質問題

制造廠商會對每根銅管進行渦流檢測，但由于渦流檢測時銅管兩端存在盲區，可能會因此使用了端部材質不達標的銅管。另外，由于管理方面問題，也有可能存在部分管子漏檢，導致使用了材質不達標的銅管，一段時間后可能會發生腐蝕。

為減少大氣冷凝器材質問題，要對每根銅管留些余量，檢測后，切除余量部分，可消除端部檢測盲區現象。另外，制造廠商通過改善管理，也可以消除管子漏檢的現象。

1.8 施工問題

由于制造廠主要通過手工進行施工操作，脹管操作過程中有可能存在脹接不到位，導致管子與管板連接不緊密而出現管板內泄漏的現象。解決該問題的方法是重新進行脹管操作，若脹接后仍存在泄漏，則需要更換新管。為減少大氣冷凝器的施工問題，制造廠要改善管理，對每臺大氣冷凝器進行多倍壓力的緊密性水壓試驗，以提前發現問題，從而解決因脹接不到位而造成的管板內泄漏的問題。

1.9 使用操作問題

大氣冷凝器中的冷卻水走管路內部，蒸汽走管路外部，由管路內部的冷卻水來冷卻管路外部的蒸汽。與大氣冷凝器連接的冷卻水管路和蒸汽管路的進出口均裝有閥門，用來控制管路內介質的進出。當大氣冷凝器開始工作與停止工作時，這些閥門的開關需要遵循一定的順序，船員在操作上應嚴格按照操作流程進行開關閥門，如果操作不當，會使換熱管的溫度上升，加快換熱管的腐蝕速度，大大縮短換熱管的壽命。

為避免操作閥門失誤而造成換熱管壽命縮短的現象，當大氣冷凝器開始或停止工作時，船員需嚴格按照以下正確的操作流程開關閥門：①開始工作時，打開冷卻水的出口閥→打開冷卻水的進口閥→打開蒸汽的出口閥→打開蒸汽的進口閥；②停止工作時，關閉蒸汽的進口閥→關閉蒸汽的出口閥→關閉冷卻水的進口閥→關閉冷卻水的出口閥。

為防止船員操作閥門時出現失誤，制造廠家可以在說明書內明確操作流程，同時在大氣冷凝器外殼上張貼操作銘牌。

2 端部法蘭處泄漏及對策

2.1 端部法蘭緊固螺栓松動

若大氣冷凝器端部法蘭緊固螺栓松動，可能會造成端部法蘭泄漏。將緊固螺栓用扳手緊一緊即可。

2.2 墊片導致端部法蘭泄漏

墊片損壞會造成端部法蘭泄漏，更換墊片即可解決泄漏問題。若墊片質量問題造成端部法蘭泄漏，可選用質量可靠廠家的墊片。

2.3 管路應力大導致端部法蘭泄漏

船廠所配冷卻水管路應力大會使大氣冷凝器端部法蘭受力，導致大氣冷凝器法蘭間出現間隙而產生泄漏。為減少此類大氣冷凝器端部法蘭泄漏問題，可將大氣冷凝器冷卻水進口管和出口管設計為合攏管，提前釋放應力。

2.4 法蘭與殼體焊接導致法蘭平面度變差

大氣冷凝器殼體端部法蘭制成后如果直接和殼體焊接，熱應力可能會導致法蘭面平面度變差，使大氣冷凝器端部法蘭之間出現間隙，進而導致泄漏。為避免法蘭與殼體焊接導致法蘭平面度變差的情況發生，需要保證法蘭在與殼體焊接后法蘭的平面度，可采用焊接后精銑法蘭面的方法，使其達到要求的法蘭面平面度。

2.5 蒸汽壓力超過大氣冷凝器工作壓力導致端部法蘭泄漏

如某臺大氣冷凝器工作壓力為0.25MPa，相應鍋爐蒸汽壓力為0.6MPa，相應減壓閥能力：從0.6MP降到0.1MP。當大氣冷凝器蒸汽進口閥開度最大時，大氣冷凝器上的壓力表的讀數若大于0.25MPa，說明蒸汽壓力超過大氣冷凝器工作壓力，可能會導致端部法蘭泄漏。

為防止蒸汽壓力超過大氣冷凝器工作壓力而導致端部法蘭泄漏，當進口蒸汽壓力超過大氣冷凝器工作壓力時，可將大氣冷凝器蒸汽進口閥開度調小，直至達到大氣冷凝器工作壓力。此外，也可以在大氣冷凝器蒸汽進口設置安全閥，當蒸汽壓力超標時，安全閥會自動打開釋放過量壓力，排除隱患。

3 大氣冷凝器工作性能下降及對策

3.1 傳熱面污化

大氣冷凝器在長期工作后，傳熱面表面逐漸污化，換熱工作性能下降，以至不能保證冷卻要求。為解決傳熱面污化而導致大氣冷凝器工作性能下降的問題，必須停用大氣冷凝器，并對其進行清洗。清洗分為管側清洗和殼側清洗。

3.1.1 管側清洗。完全排盡水后，拆除端蓋，用熱水將端蓋沖洗并擦凈；用熱水沖洗管內壁及管板外表面后，用尼龍刷清潔管內壁，再用熱水沖洗，反復多次，并用壓縮空氣吹干；回裝時檢查端蓋墊片，若必要的話，可更換墊片；裝復后進行緊密性水壓試驗，試驗壓力為設計值的1.1倍，試驗后排盡試驗用水。

3.1.2 殼側清洗。拆下大氣冷凝器上的附件，并用蓋板或螺塞封住；從蘇打水注入口注入濃度為2%的蘇打水溶液，灌滿整個殼體空間；從下方蒸汽注入口通入蒸汽，煮沸蘇打水溶液，經數小時。煮沸結束后切斷蒸汽，自行冷卻蘇打水后將其排出；用淡水反復多次沖洗，直至沖洗干凈；回裝附件，進行緊密性液壓試驗，試驗壓力為設計值的1.1倍，排盡試驗用水。

3.2 管側或殼側積氣

若管側或殼側積氣，也會造成大氣冷凝器工作性能下降，可通過開啟放氣螺塞，排除空氣的方法來解決該問題。

3.3 端蓋隔板腐蝕

若端蓋隔板腐蝕，冷卻水旁通也會造成大氣冷凝器工作性能下降，則需要檢查隔板腐蝕程度，進行必要的修理或更換端蓋隔板。

3.4 使用情況與設計參數不同

若大氣冷凝器工作時，使用情況與設計參數不同，如大氣冷凝器冷卻水量不足，檢查壓力和溫度數值，再檢查閥件、濾網是否阻塞，清除管側或殼側污垢。

4 結語

大氣冷凝器故障種類較多，遇到故障后，需按照由表及里、由淺入深的檢查原則，首先檢查基本參數是否異常，如儀表顯示的流量、壓力等，排除后，然后打開設備進行檢查，再次排除后，從大氣冷凝器運行的系統方面找原因，直至找到故障原因，最終提出針對性的解決對策。

［1］ 周衛杰.輪機維護與修理［M］.北京：人民交通出版社，2002：155-156.

Common Faults and Countermeasures for Marine Atmosphere Condenser

Zhao Lizhen
（Nantong Cosco Khi Ship Engineering Co.,Ltd.，Nantong Jiangsu 226005）

This paper introduced kinds of common faults in marine atmosphere condenser.Such as problem of heat transfer tube:bubble corrosion,fluid erosion,deposition corrosion,electrolytic corrosion,low cooling water cleanliness,low cooling water flow,brass tube material problem,construction problem,operation prob?lem.Such as leakage problem of end flange:leakage caused by loose of flange bolts,leakage caused by poor quality gasket,large stress of cooling water pipe causes the end flange appear gap and leakage,weld?ing flange to shell lead to flange flatness variation causes leakage,steam pressure exceeds atmosphere con?denser working pressure causes leakage.Such as atmosphere condenser working performance decline:heat transfer surface polluted,pipe side or shell side pneumatosis,end cover plate corrosion,the effect is differ?ent with the design parameter.On this basis,the causes of these failures were discussed,and countermea?sures were put forward for reference.

atmosphere condenser；heat transfer tube；fluid erosion；deposition corrosion

U672

A

1003-5168（2017）11-0119-03

2017-10-09

趙立震（1978-），男，碩士，高級工程師，研究方向：船舶與海洋工程。