摘 要：針對換熱器用途、結構、工作原理做了說明，并對實際生產中換熱器的泄漏位置以及產生泄漏的原因做了分析，并對換熱器泄漏的處理方法、預防措施、檢修過程中的注意事項進行了闡述。

　　關鍵詞：列管式換熱器 泄漏 原因 處理

　　一、前言

　　與其它幾種間壁換熱器相比，列管式換熱器占地空間小、導熱面積大、熱交換效果好，結構相對較為簡單、緊湊、造價便宜，列管式換熱器目前被廣泛應用于化工生產。列管式換熱器構造主要有殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等部件。所需材質，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。某化工企業(yè)在空分、氨吸收制冷、氨合成等工段有大量列管式換熱器使用；該煤化工企業(yè)運行過程中經(jīng)常會發(fā)生換熱器泄露，發(fā)生泄漏后換熱介質滲透到蒸汽中或循環(huán)水中，造成工藝參數(shù)波動不僅影響生產穩(wěn)定性，而且直接影響主機或其他設備的安全穩(wěn)定運行，有時候不能及時處理會造成嚴重的設備損害事故。總結這些年某煤化工企業(yè)換熱器故障可以得出，換熱器泄露是換熱器故障的*為主要的原因之一。如何從根本上找出換熱器泄漏的原因，采取相應的措施，延緩和減少換熱器的各種不利因素，在保證換熱器正常運行的條件下，加強換熱器的換熱效果意義重大。

　　二、換熱器泄漏的原因

　　列管式換熱器泄漏的表現(xiàn)形式主要分為兩類，一類是在換熱器管體發(fā)生泄漏，另一類在管子端口與管板連接處發(fā)生泄漏。

　　1.管體泄漏

　　1.1 介質沖刷

　　當管子外面介質流動速度過大，管子外壁受汽、水兩相流沖刷變薄，發(fā)生穿孔或受給水壓力而鼓破。另一種原因是受到蒸汽或疏水的直接沖擊。

　　1.2應力腐蝕

　　應力腐蝕破裂是指拉應力和特定腐蝕介質的共同作用而引起的金屬或合金的破裂。其特征是，大部分表面上并未遭破壞，只有一部分細裂紋穿透金屬或合金內部。應力腐蝕破裂能在常用的設計應力范圍之內產生。引起應力腐蝕破裂的重要因素有溫度、溶液成分、金屬或合金的成分、應力和金屬結構。

　　1.3 管子周期性振動

　　當系統(tǒng)超負荷運行時，通過換熱器管子間介質發(fā)生周期性變化時，具有一定彈性的管束在介質周期性壓力變化下產生振動，當激振力的頻率與管束自然振動頻率或其倍數(shù)相吻合時，將引起管束共振，使振幅大大的增加，導致管子與管板的連接處受到反復作用力造成管束損壞。

　　1.4 結垢或介質腐蝕

　　由于管道中蒸汽或其他介質含帶的雜志以及其他污染物夾雜管道腐蝕后的物質，當溫度高于一定值時在管道壁上就會形成積垢。當管道中介質的溫度越高管道內壁結垢的趨勢就越嚴重。長期結垢導致管道流量減小及管道堵通截面積變小，不僅造成管道兩端介質壓力損失增大，而且水的流速減小會加劇管道結垢的趨勢。管道結垢不僅造成換熱效果的降低，而且還會誘發(fā)管道局部腐蝕導致管壁穿孔形成換熱器的泄漏。另一方面通過某化工企業(yè)氨吸收制冷工藝過程中氨水對換熱器造成的腐蝕來看，介質的直接腐蝕，造成管壁變薄，形成爆管和嚴重泄漏的可能性會大大增加。

　　1.5管道材質不良

　　當換熱器選擇的材質不良時，受到介質高溫高壓下的沖擊，材料形成裂變或局部應變力交替下形成開裂，另外還存在鋼管存在砂眼或表面不平形成氣蝕沖擊很容易造成管道涂層損壞、脫落，形成管道腐蝕穿孔；當管壁厚薄不均，組裝前管子有缺陷，脹口處過脹，管子外側有拉損傷痕等，在換熱器遇到異常工況時，也會造成換熱器管道損壞、開裂、泄漏。

　　2.管子端口泄漏

　　2.1 溫差過大

　　列管式換熱器在運行過程中，換熱介質由于溫度不同，導致?lián)Q熱器兩端溫度有明顯差異。當換熱器運行過程中介質工況發(fā)生變化，溫度超過涉及范圍時，由于換熱器殼體和管子的熱膨脹系數(shù)不同，會在熱應力作用下使得換熱器管子扭曲變彎，迫使管子與管板產生斜紋，繼而在管子端口形成泄漏點。另外在開車或停車過程中換熱器溫升、降溫速度超過規(guī)定范圍，導致管子和管板之間形成較大的應力，在這種應力作用下管子和管板的連接受到破壞，導致?lián)Q熱器端口發(fā)生泄漏，如果應力過大甚至可以導致?lián)Q熱器嚴重損壞或報廢。

　　2.2 堵管操作或工藝不當

　　當部分管道發(fā)生泄漏時，必須進行堵管，堵管的方法有錐形塞堵管、脹管堵管、爆炸堵管等通常堵管用錐形塞焊接堵管。在這一過程中，必須注意給要堵的管道打入錐形塞時力道要適中；如果打入錐形塞力量太大，則會導致列管管孔變形，對相鄰管子和管板的連接造成損傷，從而出現(xiàn)新的泄漏點，如果用力太小，則錐形塞不能完全對管道進行堵塞，漏點處理不完全。另外針對不同的泄漏采取的堵塞方法也不同，如果堵塞方法不得當，則也會引起新的泄漏。

　　三、換熱器泄漏的處理方法

　　1.泄漏發(fā)生以后的處理措施

　　1.1 切換或隔離

　　換熱器泄漏后應及時對換熱器進行切換隔離處理，如果系統(tǒng)條件不允許，則應該降低換熱器負荷，對換熱器泄漏情況進行嚴密監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)泄漏加重時應果斷進行隔離停車，以此減少管子損壞的數(shù)量，減小管道損壞的程度。

　　1.2尋找管道泄漏部位

　　對換熱器泄漏情況進行嚴密檢查，打開換熱器后檢查泄漏的位置，并分析出產生泄漏的原因，制定相應的堵管方案。對于端口泄漏，應刮去原有焊縫金屬再進行補焊，并進行適當?shù)臒崽幚?，消除熱應力：對于管子本身泄漏，應先查清管束泄漏的形式及位置，并選用合適的堵管工藝，堵塞管子的兩個端口。

　　1.3采用合理的堵漏方法

　　無論采用何種堵管工藝，為保證堵管的質量，被堵管的端頭部位一定要經(jīng)過良好處理，使管板、管孔圓整、清潔，與堵頭有良好的接觸面。在管子與管板連接處有裂紋或沖蝕的情況下，一定要去除端部原管子材料及焊縫金屬，使堵頭與管板緊密接觸。

　　2. 換熱器泄漏預防措施

　　2.1 管板泄漏預防措施

　　首先在換熱器安裝過程中嚴格檢查，確保管板的厚度，有良好的管孔加工、堆焊、管子脹接、焊接工藝等都必須良好，開車停車時要保證升溫或降溫的速率，運行過程中要嚴格按照工藝參數(shù)要求，換熱器介質不能超過設備運行參數(shù)，尤其在壓力溫度等方面要嚴格控制范圍。換熱器水側要有安全閥防止超壓，檢修上要有正確的堵管工藝。

　　2.2 管體泄漏預防措施

　　2.2.1預防管子振動

　　必須限制殼側蒸汽或疏水的流速；確保管子間有足夠大的間隙，并限制管束自由端的長度。確保工藝參數(shù)穩(wěn)定，防止工藝參數(shù)周期性變化導致管子發(fā)生振動互相摩擦而導致管壁變薄。

　　2.2.2防止管子給水入口端的侵蝕

　　對于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體介質，如果流速過低可能導致管路賭塞，堵塞的管道可能增加垢下腐蝕；但流速過高又會使壓力損失增加。因此，選擇合適的換熱器，確保工藝參數(shù)與換熱器相匹配也很重要。

　　2.2.3結垢腐蝕及介質腐蝕

　　通常狀況下?lián)Q熱器管內結垢或者介質腐蝕是很難避免的，一方面結垢后管道會發(fā)生一系列電化學腐蝕，形成管道的泄漏；另一方面介質未經(jīng)過處理與管道直接作用可形成嚴重的腐蝕，某化工企業(yè)氨吸收制冷換熱器由于氨水中預處理不到位，造成氨水與循環(huán)水、氨水與蒸汽換熱器經(jīng)常發(fā)生泄漏，因此必須在循環(huán)水中適當添加阻垢緩蝕劑，合理的控制工藝參數(shù)，防止結垢腐蝕或介質的直接腐蝕。

　　2.2.4 預防性堵管

　　進行預防性堵管。建議在堵一部分管的同時在管板上開一定大小的旁路孔，以降低給水流速，減輕腐蝕，此方法在國內外多家電廠采用過，證明可以適當延長換熱器壽命，減少泄漏次數(shù)。

　　四、小結

　　要解決換熱器堵管或腐蝕，首先要從換熱器的選型及換熱器材質選配上把好關，另外要調整好工藝參數(shù)，確保溫度壓力等在換熱器設備要求范圍內，加強介質腐蝕控制，并做好定期檢修工作。

　　作者簡介：車慧敏 1984年2月 山西太谷人，助理工程師，目前從事設備檢修工作。

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