管殼式換熱器的失效及對(duì)策畢業(yè)論文

1、2007級(jí)機(jī)電一體化畢業(yè)論文摘要管殼式換熱器操作適應(yīng)性廣,堅(jiān)固耐用,可處理殼程壓力30mpa 、管程壓力65mpa 以下以及溫度為- 196 + 600 的物料,采用特殊設(shè)計(jì)或材料,其操作范圍還可擴(kuò)大，本文針對(duì)管殼換熱器設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在失效形式, 從管殼式換熱器的幾個(gè)敏感部位出發(fā)分析了原因,并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施和治理方法，并單獨(dú)對(duì)對(duì)換熱器影響最嚴(yán)重的各種腐蝕做了簡(jiǎn)要的介紹。關(guān)鍵詞：管殼式換熱器失效對(duì)策目錄前言1一管殼式換熱器概述21.1 管殼式換熱器基本類型21.2 換熱管21.3 管殼式換熱器特殊結(jié)構(gòu)3二、管殼式換熱器管束失效形式及預(yù)防42.1 管束振動(dòng)失效42.1.1振動(dòng)失效形式42.1

2、.2防止管束振動(dòng)失效的方法42.2 管束腐蝕失效42.2.1管束腐蝕失效的主要原因42.2.2 預(yù)防措施包括5三、 管子與管板的連接失效及預(yù)防53.1由于焊接問題造成的失效53.2對(duì)于脹接接頭引起失效53.3預(yù)防措施53.3.1對(duì)于焊接問題53.3.2 針對(duì)脹接接頭5四、其他一些部位的失效及預(yù)防64.1換熱管與折流板的配合處64.2管板與殼體連接處64.3u行管彎管處64.4小浮頭墊片的泄露失效7五、腐蝕引起管殼式換熱器的失效75.1介質(zhì)腐蝕75.2 應(yīng)力腐蝕85.3縫隙腐蝕9六、總結(jié)9參考文獻(xiàn)致謝引言管殼式換熱器是石油化工領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備之一。但是,由于選材、加工制造、使用、等眾多因

3、素的影響,換熱器的失效卻屢見不鮮。企業(yè)也因此遭受了不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。本文從工程實(shí)際中換熱器最容易失效的敏感部位出發(fā),綜合分析了各種失效形式,明確了促使其發(fā)展的關(guān)鍵因素。同時(shí),對(duì)各種失效形式也提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，最后又針對(duì)各種腐蝕對(duì)換熱器的影響及預(yù)防做了詳細(xì)介紹。一、管殼式換熱器概述1.1管殼式換熱器基本類型(1) 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,往往是管板兼法蘭。適用于管、殼程溫差不大或管、殼程溫差大,但壓力不高,殼程介質(zhì)干凈或雖結(jié)垢,但通過化學(xué)清洗能清除的場(chǎng)合。(2) 浮頭式換熱器管束一端的管板可以自由浮動(dòng),不受溫差應(yīng)力的困擾,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,內(nèi)浮頭密封困難,鍛件多,造價(jià)高。維修時(shí)可只更換管束

4、,適用于管、殼程溫差大但工作壓力不超過10 mpa 的工況,缺點(diǎn)是需要抽出管束。(3)u 形管式換熱器管束可自由伸縮,只有1塊管板,密封面少,可抽芯維修更換。適用場(chǎng)合為管、殼程溫差大,高溫,高壓。殼程需抽芯清洗,管內(nèi)介質(zhì)干凈或雖會(huì)結(jié)垢,但通過化學(xué)清洗能清除。(4) 填函式換熱器管束可自由伸縮,殼程和管程都可以拆開清洗,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用管、殼程溫差大工況。耐壓、耐溫及密封能力差,工作壓力不超過410mpa ,不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)。(5) 釜式重沸器殼體上部作為蒸汽空間,相當(dāng)于1 塊理論塔盤,熱源由浮頭或u 形管束提供,適用場(chǎng)合為管殼程溫差大,壓力不受限制,塔底空間較小,汽化率

5、30 %80 % ,重沸器工藝介質(zhì)的液相作為產(chǎn)品或分離要求高,但安裝空間受限制。用作蒸汽發(fā)生器時(shí),對(duì)蒸汽品質(zhì)要求不高。1.2 換熱管換熱管是管殼式換熱器的傳熱元件,采用高效傳熱元件是改進(jìn)換熱器傳熱性能最直接有效的方法。國(guó)內(nèi)已使用的換熱管有以下幾種。(1) 螺紋管螺紋管也稱低翅片管,用光管軋制而成,適用于管外熱阻為管內(nèi)熱阻1. 5 倍以上的單相流及渣油、蠟油等粘度大,腐蝕易結(jié)垢物料的換熱。(2) t 形翅片管用于管外沸騰時(shí),可有效降低物料泡核點(diǎn),沸騰給熱系數(shù)提高1. 63. 3 倍,是蒸發(fā)器、重沸器的理想用管。(3) 表面多孔管該管為光管表面形成1 層多孔性金屬敷層,該敷層上密布的小孔能形成很多

6、汽化中心,強(qiáng)化沸騰傳熱。(4) 螺旋槽紋管可強(qiáng)化管內(nèi)物流間的傳熱,物料在管內(nèi)靠近管壁部分流體順槽旋流,另一部分流體呈軸向渦流,前一種流動(dòng)有利于減薄邊界層,后一種流動(dòng)分離邊界層并增強(qiáng)流體擾動(dòng),傳熱系數(shù)提高1. 31. 7 倍,但阻力降增加1. 72. 5 倍。(5) 波紋管為擠壓成形的不銹鋼薄壁波紋管管內(nèi)、外都有強(qiáng)化傳熱的作用,但波紋管換熱器承壓能力不高,管心距大排管少,殼程短路不易控制。1.3 管殼式換熱器特殊結(jié)構(gòu)(1) 雙殼程結(jié)構(gòu)在換熱器管束中間設(shè)置縱向隔板,隔板與殼體內(nèi)壁用密封片阻擋物流內(nèi)漏,形成雙殼程。適用場(chǎng)合: 管程流量大殼程流量小時(shí),采用此結(jié)構(gòu)流速可提高一倍,給熱系數(shù)提高1. 21.

7、 6倍。冷熱物流溫度交叉時(shí),單殼程換熱器需要2臺(tái)以上才能實(shí)現(xiàn)傳熱,用1 臺(tái)雙殼程換熱器不僅可以實(shí)現(xiàn)傳熱,而且可得到較大傳熱溫差。(2) 螺旋折流板換熱器螺旋折流板可防止死區(qū)和返混,壓降較小。物流通過這種結(jié)構(gòu)換熱器時(shí)溫度存在明顯的徑向變化,故不適用于有高熱效率要求的場(chǎng)合。(3) 雙管板結(jié)構(gòu)在普通結(jié)構(gòu)的管板處增加1個(gè)管板,形成的雙管板結(jié)構(gòu)用于收集泄漏介質(zhì),防止兩程介質(zhì)混合。(4) 高溫高壓密封結(jié)構(gòu)金屬環(huán)墊(八角墊或橢圓墊) 。該結(jié)構(gòu)加工簡(jiǎn)單,密封可靠,但對(duì)于大直徑、高壓加氫換熱器金屬耗量大、金屬墊難以加工,且密封不可靠。此種結(jié)構(gòu)適用于壓力為69 mpa ,直徑小于1 000 mm的工況。螺紋鎖緊環(huán)

8、結(jié)構(gòu)。同鋼墊圈密封結(jié)構(gòu)相比,其優(yōu)點(diǎn)為密封可靠性好,金屬耗量較少。但機(jī)加工件較多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣,造價(jià)昂貴,不能準(zhǔn)確排除管殼程間介質(zhì)內(nèi)漏,拆卸檢修比較復(fù)雜。這種結(jié)構(gòu)具有螺紋鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)所具備的許多優(yōu)點(diǎn),不同的是,它的管箱部分密封是靠在蓋板外周上施行密封焊來實(shí)現(xiàn)。環(huán)密封結(jié)構(gòu)。1 種新型高壓換熱器密封結(jié)構(gòu), 其優(yōu)點(diǎn)是主螺栓預(yù)緊載荷和操作載荷較小,減小了設(shè)備法蘭與主螺栓的尺寸和質(zhì)量; 拆卸檢修方便、密封可靠;制造簡(jiǎn)單, 造價(jià)低以及直徑、壓力、溫度適用范圍。、管殼式換熱器的主要零部件包括: 筒體、封頭、管束、管板、折流板、接管、法蘭及膨脹節(jié)等, 在不同的工況和介質(zhì)環(huán)境下, 可能會(huì)發(fā)生多種形式的失效

9、。從結(jié)構(gòu)上分析, 易發(fā)生失效的部位是各構(gòu)件間的連接處, 如管子和管板的連接處; 從受力角度分析, 在結(jié)構(gòu)的曲面不連續(xù), 尤其是應(yīng)力突變處往往由于存在附加應(yīng)力而引起失效, 如筒體和管板的焊縫處; 從使用工況分析, 由于高溫高壓而引起熱應(yīng)力或附加應(yīng)力、工作介質(zhì)具有腐蝕性、頻繁地開停機(jī)而引起換熱管的流體誘導(dǎo)振動(dòng)等, 都會(huì)造成筒體、換熱管甚至整機(jī)失效。二、管殼式換熱器管束失效形式及預(yù)防2.1 管束振動(dòng)失效為了強(qiáng)化殼程傳熱和減小結(jié)垢, 常采用提高殼程流體流速的方法。然而, 殼程流體流速的提高往往導(dǎo)致管束的誘導(dǎo)振動(dòng), 換熱器經(jīng)常開停也會(huì)導(dǎo)致管束的誘導(dǎo)振動(dòng), 最終使管束失效。由于管束的支撐物折流板的尺寸及布

10、置不同, 流體誘導(dǎo)振動(dòng)的程度各異。 2.1.1振動(dòng)失效形式（1）碰撞破壞, 當(dāng)管束的振幅足夠大時(shí), 導(dǎo)致管子之間相互碰撞, 位于管束外圍的管子與殼體內(nèi)壁發(fā)生碰撞。在碰撞中, 管壁磨損變薄, 最終發(fā)生開裂。 （2）折振動(dòng)就會(huì)引起管外壁與折流板孔的內(nèi)表面間產(chǎn)生反復(fù)摩擦, 如果折流板厚度較小, 就會(huì)對(duì)管子產(chǎn)生“鋸切”作用, 而在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將管子切開而發(fā)生局部失效（3）疲勞失效, 如果管子材料本身存在缺陷, 或者由于腐蝕和磨損產(chǎn)生了缺陷, 在振動(dòng)引起的交變應(yīng)力作用下, 位于主應(yīng)力方向上的裂紋就會(huì)迅速擴(kuò)展, 最終導(dǎo)致管子疲勞失效。2.1.2防止管束振動(dòng)失效的方法（1）制定合理的開停工程序, 加強(qiáng)在線監(jiān)

11、測(cè), 嚴(yán)格控制運(yùn)行條件, 在流體入口前設(shè)置緩沖板, 減少脈沖。（2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 適當(dāng)減小折流板間距, 增大管壁厚度和折流板厚度。（3）折流板上的管孔與管子采用緊密配合, 間隙不要過大。（4）改變支撐物形式, 如折流板改為折流桿式, 可有效消除流體誘導(dǎo)振動(dòng)。另外, 降低殼程流體流速是防止管束振動(dòng)最直接的方法, 但同時(shí)傳熱效率也會(huì)隨之降低。2.2 管束腐蝕和磨蝕失效換熱器的失效大多數(shù)是由腐蝕引起的。最常見的腐蝕部位是換熱管, 然后依次是管板、換熱器封頭及小直徑的接管。2.2.1管束腐蝕和磨蝕失效的主要原因有（1）污垢腐蝕。 （2）流體為腐蝕性介質(zhì)。 （3）管內(nèi)壁有異物積累而發(fā)生局部腐蝕。（4）

12、管內(nèi)流速過大而發(fā)生磨蝕, 流速過小則異物易附著管壁, 造成電位差而導(dǎo)致腐蝕。（5）管端發(fā)生縫隙腐蝕等。2.2.2 預(yù)防措施包括（1）定期清洗管束。 （2）合理選材。 （3）在流體中加入緩蝕劑。 （4）選擇適當(dāng)流速。 （5）在流體入口設(shè)置過濾裝置和緩沖結(jié)構(gòu)等。三、 管子與管板的連接失效及預(yù)防根據(jù)換熱器的使用工況不同, 管子與管板的連接接頭形式可分為焊接、脹接和脹焊并用三種。接頭形式不同, 失效形式也各異。3.1由于焊接問題造成的失效（1）產(chǎn)生焊接缺陷如燒穿或未焊透。（2）焊接接頭處產(chǎn)生熱應(yīng)力為應(yīng)力腐蝕提供了條件。（3）管子與管板孔之間存在間隙, 殼程介質(zhì)進(jìn)入到間隙死角之中, 就會(huì)引起縫隙腐蝕。

13、（4）焊接不銹鋼材料時(shí), 容易在熱影響區(qū)造成金相組織的改變, 使耐蝕性驟降。3.2對(duì)于脹接接頭引起失效（1）在脹接過程中存在殘余應(yīng)力, 在已脹和未脹管段間的過渡區(qū)上, 管子內(nèi)、外壁都存在拉應(yīng)力, 一旦具備發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度和介質(zhì)條件, 接頭處很快就因應(yīng)力腐蝕而失效; （2）脹接連接的抗拉脫力偏低, 特別是當(dāng)使用溫度高于300 時(shí), 材料的蠕變會(huì)使擠壓殘余應(yīng)力逐漸消失,連接可靠性難以保證。3.3預(yù)防措施3.3.1對(duì)于焊接問題（1）打磨管端防止結(jié)點(diǎn)污染, 控制焊接過程使不發(fā)生燒穿或未焊透等缺陷。 （2）采取焊前預(yù)脹以減小管子與管板孔之間的間隙。（3）根據(jù)直徑大小分成若干區(qū),焊接時(shí)由中央開始放射形在

14、對(duì)角區(qū)域內(nèi)順序焊接,以防止焊接變形和減小殘余應(yīng)力。3.3.2 針對(duì)脹接接頭（1）根據(jù)介質(zhì)特性選擇合適的材料及采用強(qiáng)度焊。 （2）控制使用溫度與脹接時(shí)環(huán)境溫度等。(3) 脹焊并用實(shí)現(xiàn)了焊接和脹接的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),具備抗反復(fù)熱沖擊及熱腐蝕、提高接頭的抗疲勞性能和消除間隙腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。但是, 脹焊并用時(shí)操作要求高, 一般用于操作條件比較苛刻的場(chǎng)合。四、其他一些部位的失效及預(yù)防4.1換熱管與折流板的配合處為了加工制造的方便和使用中能充分吸收換熱管的熱膨脹量,折流板與換熱管的配合處常留有一定的間隙。在殼程流體的沖擊下,此間隙逐漸加大,導(dǎo)致折流板切割換熱管,從而引起強(qiáng)大的振動(dòng)噪音和換熱管的泄漏失效。這個(gè)間隙的存在

15、還會(huì)使殼程流體的流動(dòng)變得更加復(fù)雜,影響換熱器的傳熱效率。預(yù)防及處理措施：(1)加工制造時(shí)盡量減小換熱管與折流板間的間隙。(2)折流板的材料不要選得過硬,以免短時(shí)間內(nèi)破壞換熱管。(3)可適當(dāng)增加換熱管的厚度,提高抗切割能力。(4)嘗試著在空隙處插入一種彈性很好的材料,這樣既吸收了熱膨脹量又隔開了折流板的切割作用。4.2管板與殼體連接處換熱器的殼體和管板在使用過程中承受著較大的溫差應(yīng)力和壓力載荷的作用。由于殼體溫度載荷高,徑向變形大,而管板溫度載荷低,徑向變形小,并且管板厚度大,抵抗變形的剛度也大,所以它對(duì)與管板連接地方的殼體約束就大,限制了殼體在高溫載荷作用下引起的徑向膨脹,形成局部應(yīng)力集中。在

16、壓力載荷等因素的作用下,可能發(fā)生斷裂破壞。管板和殼體之間不均勻的溫度分布和管板具有較大的剛度,是引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的主要原因。在正常操作工況的條件下,由于溫度場(chǎng)的分布不均勻?yàn)橹饕蛩?所以在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下,可以考慮適當(dāng)降低管板的厚度。4.3u行管彎管處對(duì)于一些不銹鋼管束,由于u行管制造時(shí)存在著塑性變形,以致彎管處產(chǎn)生較大的殘余拉應(yīng)力。同時(shí),兩直管段不均勻的熱變形又提供了溫差應(yīng)力,兩個(gè)應(yīng)力互相疊加,便在彎管處形成很大的拉應(yīng)力。在腐蝕性介質(zhì)和彎管處彎曲振動(dòng)與扭曲振動(dòng)的作用下,形成了對(duì)彎管處影響很大的疲勞腐蝕破壞。以下方法可有助于減輕不利條件對(duì)彎管處的破壞。(1)保證u行管具有足夠的撓度,以便充

17、分吸收熱變形。(2)對(duì)彎管處做相應(yīng)的處理,以消除殘余應(yīng)力。(3)加大流體進(jìn)入殼體的面積,適當(dāng)降低流體的流速,可以減小其激振力和激振頻率。(4)適當(dāng)增加管壁的厚度,可以延長(zhǎng)換熱管的耐磨周期。4.4小浮頭墊片的泄露失效小浮頭墊片內(nèi)漏的主要原因是由于使用過程中存在著溫差應(yīng)力。溫差應(yīng)力降低了小浮頭墊片的螺栓預(yù)緊力,并且小浮頭螺栓在使用過程中不能實(shí)現(xiàn)自緊密封,以致產(chǎn)生失效。溫差應(yīng)力和預(yù)緊過程中存在著殘余應(yīng)力是小浮頭墊片泄漏的根本原因。(1)盡量避免裝置在運(yùn)行過程中操作溫度和操作壓力的波動(dòng),對(duì)防止浮頭墊片的疲勞失效是有益的。(2)在確定檢修試驗(yàn)壓力的時(shí)候,要充分考慮溫度系數(shù)的影響。以防止墊片在高溫下發(fā)生蠕

18、變和應(yīng)力松弛,使密封比壓下降,而造成泄漏。(3)能用強(qiáng)度低的螺栓就不用強(qiáng)度高的,一味增加預(yù)緊力會(huì)使與其配合的相關(guān)部件變形,并且變形后無法形成預(yù)緊力或使預(yù)緊力下降。(4)選用墊片時(shí),要符合實(shí)際要求,能用墊片系數(shù)低的就不用系數(shù)高的。五、 腐蝕引起管殼式換熱器的失效及預(yù)防措施五、腐蝕引起管殼式換熱器的失效腐蝕是管殼式換熱器主要失效形式 。就其原因, 除了換熱介質(zhì)本身的酸堿性具有腐蝕性之外, 工作介質(zhì)中的氧、氮、氫、硫、氯等含量較高, 以及殼體或管子存在拉應(yīng)力, 管子與管板之間存在縫隙等都會(huì)加速腐蝕, 進(jìn)而引起換熱器失效。腐蝕的形態(tài)主要有: 均勻腐蝕(又稱全面腐蝕) 、孔蝕(又稱點(diǎn)蝕) 、晶間腐蝕、應(yīng)

19、力腐蝕、沖蝕、縫隙腐蝕、氫腐蝕、雙金屬腐蝕等8 種類型。以下僅就典型的腐蝕形式及其預(yù)防措施加以說明。5.1介質(zhì)腐蝕如果工藝介質(zhì)具有酸性或堿性, 在換熱器設(shè)計(jì)選材時(shí)就做了相應(yīng)考慮, 所以一般只會(huì)引起均勻腐蝕, 不是腐蝕失效的主要原因。如果工作介質(zhì)中溶解一定濃度的氮、氧、氫、硫等未必引起人們的注意和重視, 卻常引起換熱器失效。(1) 氮化腐蝕用于回收硝酸尾氣熱量的廢熱鍋爐, 由于尾氣中含有氮?dú)夂桶睔? 在一定溫度和壓力下, 氮與鐵及其他很多合金元素可生成硬而脆的氮化物, 使鋼材氮化, 致使其力學(xué)性能變差。尤其在高溫氣入口端, 使管板表面、管板和管子的連接焊縫及靠近管板表面的換熱管管端因氮化而導(dǎo)致?lián)Q

20、熱管泄漏且無法焊補(bǔ), 以至于整臺(tái)設(shè)備報(bào)廢。預(yù)防的辦法是: 在管板表面澆注耐火絕熱保護(hù)層, 高溫端管板安裝熱防護(hù)套管。這樣可使管板內(nèi)的一段換熱器管壁溫度大大降低, 且不直接與氮接觸, 既可避免換熱管產(chǎn)生硬而脆的氮化層, 同時(shí)也減弱了管板孔與換熱管之間間隙的汽蝕現(xiàn)象。(2) 氧腐蝕換熱器多用碳鋼制造, 冷卻水中溶解的氧所致的氧極化腐蝕非常嚴(yán)重, 管束壽命短者幾個(gè)月, 長(zhǎng)者也不過一兩年。預(yù)防措施: 一方面對(duì)冷卻水盡可能除氧, 另一方面采用鉻錳鋼等抗氧化腐蝕能力強(qiáng)的鋼材。(3) 氫腐蝕在高溫高壓臨氫環(huán)境下, 金屬中的碳(鑲嵌于鐵晶格中或與鐵形成化合物) 與氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成脫碳, 生成的甲烷(ch4

21、) 氣體體積增大而在金屬表層形成鼓泡。另外, 溶解在鐵晶格中的氫原子在低溫低壓下易聚集形成氫分子, 其體積比氫原子增大, 也會(huì)在金屬表層產(chǎn)生鼓泡, 該過程為物理過程。如果生成的氣體位于金屬深層, 就會(huì)造成氫致開裂。預(yù)防措施主要是降低氫的濃度。(4) 硫腐蝕硫主要以硫化氫的形式存在, 干燥的硫化氫沒有腐蝕性。硫化氫在有水分且濃度達(dá)到10ppm 以上時(shí), 如果金屬材料硬度低于235hb , 就可能產(chǎn)生硫化氫應(yīng)力腐蝕, 而析出氫氣。因此, 金屬失效形式也是氫鼓泡或氫致開裂。預(yù)防措施是提高金屬材料的強(qiáng)度和降低硫化氫的濃度。5.2 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕是金屬材料在拉應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境共同作用下, 以裂紋形

22、式發(fā)生的腐蝕失效。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件主要有三個(gè): 拉應(yīng)力作用。拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的一個(gè)必要條件, 拉應(yīng)力越大腐蝕就越嚴(yán)重, 而壓應(yīng)力對(duì)應(yīng)力腐蝕幾乎沒有影響。換熱器在焊接、熱加工、熱處理時(shí)引起的材料殘余應(yīng)力, 安裝時(shí)產(chǎn)生的裝配應(yīng)力, 工作時(shí)管內(nèi)外壓力差及溫差作用而產(chǎn)生的工作應(yīng)力, 以及由載荷、操作或振動(dòng)等引起的外加應(yīng)力或熱應(yīng)力, 都可能提供拉應(yīng)力。由制造加工的殘余應(yīng)力引起的應(yīng)力腐蝕失效占80 %左右; 特定的介質(zhì)環(huán)境; 特定成分組織的金屬。應(yīng)力腐蝕僅發(fā)生在特定腐蝕介質(zhì)- 合金的組合環(huán)境中。如奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕在鋼制管殼式換熱器中是最常見的。其應(yīng)力腐蝕的敏感元素是鹵族元素, 尤其是cl 離子

23、,其濃度應(yīng)控制在25ppm 以下一般認(rèn)為cl - 含量越高, 就越易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度范圍一般是70250 , 在50 以下和300 以上很少發(fā)生cl離子應(yīng)力腐蝕。防止cl離子應(yīng)力腐蝕的主要措施: 合理選材,如可選用奧氏體鐵素體雙相不銹鋼來制造換熱管, 也可選用高純度鐵素體不銹鋼、高鎳不銹鋼、鈦及鈦合金等材料; 消除拉應(yīng)力, 如對(duì)裝配應(yīng)力可通過熱處理等方法加以消除; 控制cl - 濃度和介質(zhì)溫度。除了奧氏體不銹鋼常發(fā)生應(yīng)力腐蝕以外, 碳鋼在堿液或硝酸鹽溶液中, 低合金鋼在液氨中也會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕。防止其發(fā)生應(yīng)力腐蝕失效的方法同樣也是從引起失效的條件出發(fā), 提出相應(yīng)的預(yù)防措施。5.

24、3縫隙腐蝕在換熱器中, 由于兩構(gòu)件接觸面間存在很小的縫隙, 殼程介質(zhì)進(jìn)入到縫隙死角之中, 造成縫隙內(nèi)外的介質(zhì)產(chǎn)生濃度差, 在電化學(xué)作用下而發(fā)生縫隙腐蝕。如管子與管板之間采用焊接的連接處, 管子與折流板孔之間、法蘭之間以及污垢的附著部位都會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕。預(yù)防措施主要是減小縫隙, 減小結(jié)垢等。六、總結(jié)本文綜合分析了管殼式換熱器在運(yùn)行中存在的一些常見失效形式,并提出了一些相應(yīng)的預(yù)防措施和治理方法。但是由于換熱器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化十分復(fù)雜,使得各種失效形式之間存在著必然的聯(lián)系和影響。同樣,各種措施之間也不可能得到十分和諧的統(tǒng)一。對(duì)于沖刷、防沖擋板的失效等雖未談及,但是它們對(duì)換熱器的安全運(yùn)行也是十分重要的。總之,只要我們從選材、加工制造、安裝維修、運(yùn)行操作、裝置老化幾方面來診斷和分析換熱器,爭(zhēng)取在故障出現(xiàn)之前采取合理的措施,便可以有效地保證換熱器“安全、長(zhǎng)周期、平穩(wěn)、高效”運(yùn)行參考文獻(xiàn)1 趙汝薄,管國(guó)鋒編. 化工原理m . 北京: 化學(xué)工業(yè)