管壳式换热器的维护

作者： 2014年03月18日来源：浏览量：

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本文节选自《管壳式换热器的维修》 (1)日常检查日常常检查的目的是及时发现设备存在的问题和隐患，采用正确的预防和处理措施，避免设备事故的发生。检查内容包括：定期检查设备流量、压力、温度等的操作记录

本文节选自《管壳式换热器的维修》

(1)日常检查

日常常检查的目的是及时发现设备存在的问题和隐患，采用正确的预防和处理措施，避免设备事故的发生。检查内容包括：定期检查设备流量、压力、温度等的操作记录；检查、判断设备是否存在泄漏；检查设备保温或保冷是否良好；检查无保温和保冷的设备局部有无明显的变形；检查设备基础或支吊架是否良好；利用现场仪表或总控仪表显示画面观察设备流量是否符合设计要求，设备是否存在超温超压等；对现场有安全附件的换热器，要检查安全附件是否良好；用听棒判断设备是否存在异常声响，确认设备内换热器是否存在相互摩擦和振动等。

① 温度的检测

温度是换热器运行中主要的操控工艺指标，通过在线仪器检测及检查换热器中各流体的进出口温度的变化，可以分析、判断介质流量的大小及换热情况的好坏和是否存在内漏等。要防止温度的急剧变化，因温度剧变会造成换热器内件，特别是管束与管板的膨胀和收缩不一致，导致产生温差应力，从而引起管束与管板脱离或局部变形及裂缝，还会加快腐蚀及产生热疲劳裂纹。

用水作为冷却介质的，水的出口温度最好控制在38℃以下，不宜超过45 ℃。因为水温超过38℃，微生物的繁殖会明显加速，腐蚀成分的分解加快，引起管子腐蚀穿孔。同时已溶于水的碳酸氢钙、碳酸氢镁会受热分解形成沉淀，使换热器结垢越来越严重，影响设备的换热能力。

通过对温度的检测和记录，可以计算传热系数。传热效率好坏主要表现在传热系数上，传热系数降低，则标志着换热器的效率降低。定期测量换热器两种介质的进出口温度、流量，计算出各时期的传热系数，并用坐标纸作出变化趋势图。它会是一条基本连续逐渐向下、切点斜率较小的平滑曲线。当传热系数低到不能满足工艺要求时，则应通过机械清洗或化学清洗来提高其传热系数，满足和维持工艺运行的需要。

② 压力的检测

通过对流体压力及进出口压差的测定和检查，可以判断换热器是否结垢，是否存在堵塞引起的节流以及泄漏等。对换热器设备要注意防止超压，超压往往会使设备靠法兰连接的密封引起向外泄漏。一般石油、化工厂都存在大量的易燃易爆介质流体和有毒有害气体，常常因外漏引起火灾爆炸事故，有毒有害介质污染环境，严重的还会损坏系统内其他设备，甚至会造成人员伤亡和环境污染等重大事故，特别是无安全附件的设备要严防超压。

在内漏中高压流体往往向低压流体中泄漏，使低压流体压力很快上升甚至超压，并可能损坏低压设备或该设备的低压部分，引起催化剂失效或污染其他系统等各种不良后果，对运行中的高压换热器应特别监视和警惕。

工艺操作中，若发现压力骤变，无论升高或降低，除应检查换热器本身外，还应检查系统内其他影响因素，例如系统阀门的损坏、输送流体的机械发生故障等，尽快查出压力骤变的原因。

③ 泄漏的检查

换热器存在的主要问题之一是泄漏。泄漏有内漏和外漏之分。

a．外漏的检查

外漏在运行生产中容易被检查发现：

（a）对于轻微的气体外漏，可以直接用抹肥皂水或其他发泡剂来检查，也可借助试纸变色来检查。

（b）对于酸性或碱性气体外漏可以凭视觉、嗅觉直接发现。

（c）检查换热器外壳体表面的涂料层或保温保冷层的剥落污染情况，也可确定壳体是否存在泄漏。

（d）若泄漏气体为可燃性气体，可以用安全专用仪器来检测。对于存在剧毒的气体，还可以在现场设置自动分析记录仪，发现泄漏自动进行声光报警。

（e）通过定期对壳体各连接处周围的空气取样分析，也能判断是否泄漏及泄漏程度。

b．内漏的检查

内漏是由于管束的泄漏，造成管程和壳程间的内部串漏。管束泄漏有两个部位：一是在管子与管板连接处，二是管子本身泄漏。对于内部泄漏，操作人员不易直接发现，但可以从介质异常的温度、压力、流量，异常声音、振动及其他异常现象来判断发现。

压力反应：例如，某一换热器管内是压力较高的气体，壳程是压力较低的液体，当管束中某一管子穿孔时，则管内的气体就窜到管间（壳程）液体中，从液体压力表中即可反映出压力上升，这是因为气体窜入液体，引起液体剧烈翻腾造成压力波动。

振动反应：用听音棒发现壳体内有异常响音，如有较多管子泄漏，用手摸壳体或液体出口管，会有震动的感觉。

取样分析：对一般换热器（不使用冷却水），在出口处对低压介质定期取样，可知有无泄漏，试验项目根据两介质的特性选取，如色相、密度、粘度和成分等。如某化肥厂一台换热器，其冷却介质是循环水，走管程，壳程是压力很高的合成气。当换热管穿孔或换热管与管板的焊接有气孔等缺陷时，就可以从该换热器的进出口冷却水管的导淋取样分析，根据pH值的变化判断是否存在轻微泄漏。

综合现象：当发生泄漏时，换热器一定会出现换热器的冷却水压力波动大，管道和设备往往都有较大的异常声响和振动，冷却水管线上的防爆板会破裂漏水等，从而直接判断出该换热器泄漏。

其他方法：假若换热器管程走的是液体介质且压力较高时，还可以打开气体管线上的导淋，根据平常排导的情况亦可判断该换热器是否存在内漏；对于冷却器，可在冷却器出口阀前的管道上装取样接管，定期取样检查有无被冷却的介质混入。当被冷却的介质为气体时，可在冷却水出口管道的上部安装积气报警器报警，以此检测泄漏。

停车修理期间，管束泄漏检查可采用压力试验的方法，这种方法便于检查管子泄漏的具体情况。其做法是：把管束放入壳体，两端装上试验法兰和浮头试验环，壳侧通水，加压，保压，目测检查两端管板处管子的泄漏情况，对漏管作出标记。壳程不允许进水的换热器，可用气压试验。气压试验过程必须严格控制进气压力，首试压力应不大于0.1MPa，终试压力应不大于工作压力。查漏时用发泡液体顺序涂刷管板表面，仔细观察各管口。高压固定管板换热器由于管板与管箱制成一个整体，设计压力比壳程大很多（如尿素装置的高压甲铰冷凝器管程操作压力14MPa，而壳程水和蒸汽压力仅为0.47MPa），检查漏点时，可用渗透力非常强的混合气通入壳程，用酚酞溶液作试剂检查漏点。

④ 振动的检查

换热器内的流体一般具有较高的流速，流体的脉动和横向流动会引起换热器发生流体诱

导振动。一般外部原因如输送流体的管道弹簧支吊架失效，换热器本身地脚螺栓松脱，设备

的支承基础不稳固等都会造成设备振动发生。对设备存在的振动要进行密切监测，严格控制

振动值不超过250μm。超过此值时，则需要立即检查处理。

⑤ 保温或保冷层的检查

对于保温或保冷层，一般在设备的使用说明书上有具体要求。它的完好状态直接影响换热器的传热效率，属于节能降耗要求内容，关系到生产的经济运行。另外，保温或保冷层还

有保护设备的作用，保温或保冷层一旦破损，在壳体外部积附水分，使壳体发生局部腐蚀，

有的换热器还会因为保温保冷不符合要求发生泄漏。因此，发现保温或保冷层破损后应尽快

修补，并要采取措施，防止水分进入保温或保冷层内。

⑥ 壁厚腐蚀减薄的检查

对于壳体会腐蚀、减薄的部位，可由外部测定壳体厚度。测定仪器有超声波测厚仪及其他非破坏性测厚仪器。

（2）停车检查和清洗

① 停车拆开后检查项目如下：

a．污染程度，结垢程度；

b．测定壁厚，检查减薄和腐蚀情况；

c．检查焊接部位的腐蚀和裂纹情况。焊接部位较基材更易腐蚀、劣化，因此需仔细检查；

② 管束检查

换热器的管束检查时最困难之处，但也是最重要的检查项目。要特别仔细检查腐蚀，污染和减薄的部位如下：

a．侧面入口管口的管子表面；

b．换热管管端入口部位；

c．折流板和换热管接触部位；

d．流体拐弯部位。

管束内部检查，可利用管内检查器或利用光照进行肉眼检查。管装配部位的松动检查，是使用试验环进行泄漏试验。如果发现泄漏，就要再胀管或焊接装配。

③ 停车拆开后的清洗与除垢

换热器解体后，除垢方法有以下几种：

a．喷射清洗：该法是将高压水通过喷嘴射出用以除去换热管外侧污垢，是清洗管束外侧行之有效的方法。一种方法将管束置于导轨上并使之移动的清洗方法。另一种方法是操作人员手持喷嘴进行人工清洗，如图2-11所示。

图2-11 人工手持刚性喷杆进行清洗作业

1-高压泵机组 2-高压水软管 3-脚踏阀 4-喷杆 5-多孔喷头 6-换热器

b．机械清洗：该法用于管子内部清扫，而在细杆前端装上刷子、钻头、刀具等插入管内，然后使之旋转清楚污垢。这种方法不仅适用于直管也可用于弯管。图2-12是机械清洗换热器管束的典型装置和工具。

图2-12 机械法清洗换热器管束

c．化学清洗：该法时用化学药液、油品在换热器内部循环，将污垢溶解除去，其特点是：可不解体除垢，有利于大型设备；可以清洗其他方法无法清除的污垢；清洗过程不损伤金属和有色金属衬里。

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