列管式換熱器泄漏處理方式及技術改進

潘緒磊

（重慶建峰化肥有限公司，重慶 408601）

0 引言

換熱器是工業生產中必備的設備，其運行情況嚴重影響系統的運行，泄漏時有發生且無法避免。目前，應用最廣泛的列管式換熱器主要由殼體、管板、管束、封頭、折流擋板等組成，通過間壁進行熱交換，既保證了熱量的交換，也隔絕了介質間的接觸。但是，泄漏不僅會污染工藝系統，影響生產的經濟性，還直接威脅其他設備的安全穩定運行，所以快速有效處理泄漏問題至關重要。

1 泄漏原因

列管泄漏和管板泄漏是列管換熱器泄漏主要表現形式，其中列管泄漏發生頻率較高。泄漏原因：①介質沖刷；②應力腐蝕；③管子周期性振動；④結垢或介質腐蝕；⑤管道材料不良等，統一表現就是列管破裂，失去換熱能力。

2 處理方式及改進措施

列管泄漏發生以后必須盡快處理，以保證生產的連續性、系統的穩定性及設備的安全性。

2.1 堅持運行或停車檢修

列管換熱器由于其結構穩定性、制作工藝及造價、使用介質等原因，在工業生產中一般是單臺使用，沒有備用設備。所以根據泄漏情況及工藝生產要求：輕微泄漏且生產緊張，堅持運行直至裝置消缺或大修期間處理，期間應密切監控泄漏情況，并作出應急預案；如果是嚴重泄漏，應立即停車檢修處理。如果有備用設備可以切換檢修。

2.2 查找泄漏列管

根據現有技術手段有3個方法。

（1）目視或內窺鏡檢查。列管破損部位可以通過肉眼或儀器直觀檢查到，但有明顯局限性，不能觀察到足夠的距離，不能對管束內列管外壁進行有效檢查，且需要足夠的時間和耐心，所以更適合于對已知的泄漏點進行定點觀察，幫助分析泄漏原因。

（2）渦流檢測。渦流檢測是指利用電磁感應原理，檢測評定導電材料及其工件的某些性能，或發現缺陷的無損檢測方法，現在已成為列管檢測的主要手段之一。通過檢測數據可以確實列管泄漏部位及數量，準確率高且時間較短，但是需要專業儀器及人員，費用較高。

（3）氣密性試驗。主要有氨滲透和充水試漏：在殼側加入氣氨或脫鹽水，并保持一定壓力，觀察列管口覆蓋的浸有酚酞指示劑的紙張顏色變化或是否有水流出，以確定泄漏列管部位及數量。該方法能快速有效地確定泄漏情況，但對十分輕微的泄漏點的查找效果并不理想。

2.3 泄漏列管處理方法

（1）堵管。加工堵頭將泄漏列管兩端進行封堵，也可以根據檢測數據及泄漏原因進行預防性堵管，即對壁厚減薄或容易發生泄漏的列管進行堵管，操作簡便實用性強，適用于所有類型性的列管換熱器。但同時換熱面積及效率降低，根據設備設計及生產負荷情況堵管比例（一般達到10%以上）更換列管或設備。

（2）換管。采購同一規格的列管，對泄漏列管進行更換，以保證設備的性能。這個方法有較強的技術要求且費用較高，而且不適用于U形管式換熱器。

（3）更新。根據換熱面積、泄漏原因、設計制作等問題，有針對性地對設備進行局部或整體更新。

2.4 技術改進及效果

為了盡快恢復生產，經常采用的處理方式有：焊接鍥形堵頭、非焊接式鍥形堵頭、快速堵頭。其中非焊接式鍥形堵頭使用軟硬適中有一定錐度的楔形金屬材料，用手槍式射堵頭工具將其打入泄漏列管，最大可產生10 MPa壓力，能夠快速有效進行堵管[1]。但該方法使列管有一定的損傷變形，對需要進行下一步換管或需要恢復預防性堵管的工作是很大阻礙，因此根據檢修經驗及理論計算，對該方式進行了改進。

采用防腐性好、硬度適中、耐溫且有自潤滑性的聚四氟乙烯棒料，加工成小端0.7D、大端1.2D，錐度1∶7的錐形堵頭。用榔頭將堵頭垂直打入列管內部。進入過程中，堵頭受到擠壓，由于錐度較小，達到一定壓縮量的情況下，堵頭后端多余部分會被剪掉。由于自潤滑及彈性作用，堵頭能很好地與列管內壁貼合，保證密封性（圖1）。

經過簡單計算，摩擦力公式為F=μ×FN。其中，F 為靜摩擦力，單位N；μ為摩擦因數，查相關資料聚四氟乙烯與鋼的摩擦因數為0.04；FN為壓力，根據受力過程，可看作單位面積上的抗壓強度，查相關資料聚四氟乙烯在（-50～200）℃壓縮量5%的情況下，最小抗壓強度為3.3 MPa。

圖1 堵管示意

所以，單位面積的最小靜摩擦力F1=0.04×33.65=1.346 kg。根據PS1=F1S2，其中，P為列管內外壓差，S1為列管截面積，F1為單位面積上的最小靜摩擦力，S2為堵頭與列管的接觸面積。

通過計算過程及結果，堵頭能夠承受的壓差于堵頭的有效長度及管內徑成正比，理論上分析聚四氟乙烯快速堵頭是可行。在檢修過程中同時對低溫低壓設備進行了堵管試驗，經過一個周期的運行，設備運行良好，未發生堵頭脫落、再次泄漏等問題，用實踐證實了其可行性。但是，由于壓差溫度原因，高中壓設備并不適用（圖2、圖3）。

3 小結

圖2 泄漏堵管

圖3 預防性堵管

換熱器的長期穩定運行是安全生產的重要保障。通過對換熱器列管泄露問題的一系列分析、檢測及處理，能準確查找漏點并快速有效地檢修，恢復生產。同時，要保證工藝運行及開停車過程中操作的穩定性，避免壓力溫度波動對設備造成的不良影響。還應加強現場巡檢力度，密切關注設備本身及關聯設備的運行參數，發現問題及時處理。