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1、36化工机械2002年列管式换热器失效原因分析及其改进措施赵吕明(常州化工厂)摘要针对列管式换热器中换热管与管板的连接接头失效原因分析,在该设备结构设计和制造方面,提出并实施了相应的改进措施。关键词列管式换热器换热管管板连接接头泄漏改进中图分类号TQ0515文献标识码B文章编号02546094(2002)01003603列管式换热器是乙炔法生产聚氯乙烯的关键2换热管与管板的连接接头泄漏原因分析设备。由于应力作用及腐蚀等问题而引起列管式常州化工厂原使用的列管式换热器大部分为换热器
2、换热管与管板的连接失效,继而造成非正胀管,有机械胀接和液压胀接,也有少部分焊管。常停车检修,严重影响了正常生产。针对上述情这3种连接方式的列管式换热器均发生过泄漏失况,笔者对换热管与管板连接接头失效原因进行效。了分析,在该设备结构设计和制造方面提出并实2.1机械胀接接头泄漏原因分析施了相应的改进措施。推进式机械胀管主要是通过控制电流的大小1基本结构及主要技术参数来控制胀管器滚锥的转动,最终使换热管产生变列管式换热器的外形尺寸为2400mm形而达到与管板连接的目的。这种胀管方法易使3000mm、换热管57mm3.5mm(图1),壳程有3换热管产生过胀或欠胀,换热管内壁易
3、产生加工块折流板,分上下两层冷却,冷却介质为90~硬化,如润滑不好,还会磨损起毛。换热管与管板100软水;管程温度80~220,物料介质为乙的连接在整个长度上的应力分布不均匀。在温差炔、氯化氢和氯乙烯。变化和应力的作用下,只要加工过程中有微小的缺陷,如管孔纵向划痕,腐蚀介质的微量侵入就会使换热管与管板的连接失效,如发现不及时,壳程冷却水渗入管程后,会引起大片管子与管板的连接失效,此时修复也较为困难:若采用胀管修复,管孔的密封面已被腐蚀,很难完全胀紧,开车后,加上管板平面上的腐蚀凹坑中易积聚腐蚀介质而再次腐蚀引起连接失效;若采用焊接方式修复,易使附近其他换热管受热变形而松动。2.2
4、液压胀接接头泄漏情况分析液压胀接时换热管不易产生过胀,胀接部位不产生窜动,换热管与管板连接处在整个长度上的应力分布是均匀的,从理论上讲,可靠性较机械胀接好。根据液压胀接原理及GB1511998有关图1列管式换热器示意图条款,槽间距和槽宽为8~9mm。这样,就使得管赵吕明,男,1965年2月生,工程师。江苏省常州市,213014。第29卷第1期化工机械37子与管板之间的胀接面积相对减少,管板的厚度须保证划线正确,管板应采用40mm、57.5mm钻必须加大。而且,液压胀接对管孔的精度要求及头钻孔和扩孔,再加5
5、78mm或57.9mm绞刀绞开槽精度要求特别严格。由于管板孔加工是大批孔,以消除管孔的纵向划痕,并保证管孔尺寸精度量生产,必须保证100%的没有缺陷才行。失效的一致性。管孔焊接倒角245!,钻孔时必须用后采用胀管修复后,由于腐蚀凹坑的存在,易再次乳化液冷却,避免水冷却而引起管板孔锈蚀。管失效。桥宽度偏差必须符合GB151的规定。2.3焊接接头泄漏失效的主要原因分析b.折流板与管板必须固定在一起加工,最后焊接时,由于高温产生热影响区的附近组织拆开进行一次扩孔、倒角,以保证所有管孔同心,出现塑性变形,加上焊接时未完全按工艺要求施并做好方位标记,避免穿管困难。焊,易形成较大的残
6、余应力和应力集中,这是产生c.换热管外径偏差必须符合国标。采用经#腐蚀的主要原因。本设备管程主要介质是氯乙退火处理过的换热管,材质20钢。两端表面必烯、氯化氢及乙炔等,特别是工艺上含水率偏高须磨管除锈,去除氧化层,除锈长度大于70mm,并+时,Cl、H等这种腐蚀环境,发生应力腐蚀开裂,及时穿管组装。换热管长度一致,最好在车床上造成换热管与管板连接接头处失效泄漏。另外,车削两端并倒角,以确保换热管管板两端整齐一焊接微气孔、裂纹、夹渣等缺陷,也是造成腐蚀失致。效的重要因素。d.穿管前必须将管孔清理干净,穿管后要再3结构设计上的改进和制造过程中的几个关键次将留在管板孔中的铁锈等清理
7、干净。问题e.控制焊接工艺,防止大电流焊接引起过31结构设计上的改进热,造成组织晶粒粗大及产生过大的残余应力。在壳程上层的冷却水出口处前增设溢流挡不允许有气孔、裂纹及夹渣等缺陷。板,保证冷却水充满整个空间,消除壳程冷却水空f.贴胀采用液压胀接的方法,保证管板与管隙形成的空气层,避免上管板与换热管连接处干子的连接处胀度一致,整个长度上应力分布均匀。湿变化引起腐蚀;换热管与管板的连接采用强度胀接采用的液压大小要做小样试验,据经验选择焊加贴胀的结构(图2),贴胀消除管子与管板孔一压
