流體誘導振動引起換熱管斷裂分析

白翠翠，毛向敏

（山東華魯恒升化工股份有限公司， 山東 德州 253024）

換熱器是使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設備，在化工、煉油、熱力、食品、輕工、制藥、機械及其他工業領域應用廣泛。在化工企業中，換熱設備的投資約占總投資的15%～25%，煉油企業中，所占投資比例更大。換熱器的運行狀況對整個化工裝置起著關鍵作用。本文以一臺U形管換熱器為例，分析在實際運行中換熱管產生斷裂的原因及應采取的改進措施。

1 換熱器主要技術參數

圖1 換熱管斷裂位置

2 設備運行及換熱管斷裂情況

該換熱器在投入運行一個月后，發現管殼程有連通現象，車間操作人員反映設備運行過程中存在異響，經殼程水壓試驗，確認有1根換熱管出現泄漏（見圖1），隨后對斷裂的換熱管進行堵管處理。運行兩個月后，靠近第一次斷裂管附近又發現1根斷裂（見圖1），隨后對該設備進行拆檢。

3 材料分析過程及結果

第一次斷裂的換熱管標記為1#管，第二次斷裂的換熱管標記為2#管，人工切斷一根完好換熱管標記為3#管；隨后對1#管、2#管、3#管（見圖2）從材料及管束振動兩個方面進行分析。

3.1 宏觀檢查

1#管的內壁有一層結垢物（見圖3），2#管、3#管未見明顯結垢，原因是1#管斷裂時間較早，且未及時取出。

圖2 分析樣品

圖3

3.2 化學成分分析

對1#管、2#管、3#管進行化學成分分析，見表2：

表2 化學成分分析結果

3.3 力學性能試驗

對3#管進行拉伸試驗，試驗結果見表3：

表3 拉伸試驗結果

3.4 金相分析

對1#、2#管進行金相分析，屬于正常奧氏體組織，晶粒度為5級。……