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浅谈管壳式换热器的维护与检修

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管壳式换热器的维护与检修

翁靖

2012年10月25日

摘 要

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器

本文具体解析了管壳式换热器最为常见的问题的故障缘由，针对于出现的故障，提出了先进企业处理完成此类问题的手段和处理思绪，从而为企业的设备管理者、维修专业职员提供了一个参考的平台，为企业提供了在换热器方面的创新，寻求完善的维护方法，开拓更快更经济的维修措施，为企业争取最大的利益。

第一章 管壳式换热器的维护
1. 日常维护
对管壳式换热器应注意定期进行设备检验，精心进行日常保养
点检重点项目有：运行时的异常响声、压力、温度、流量、泄露、介质、基础支架、振动、保温以及换热器内外的腐蚀情况。
1. 温度
对重要的换热器，定期测量换热器两种介质的出入口温度、流量，当换热器效率低于生产工艺需要时应及时清洗，以提高换热效率，还需防止因温度急剧变化产生温差应力。
2. 压力
通过对流体及进出口压差的测定与检查，判断内部的结垢情况、堵塞及流体流量的变化或泄露，如发现压力有较大变化，应分析原因及时采取措施。
3. 泄露
要加强并采取各种措施观察判断换热器外部和内部的泄露
4. 振动
检查基础支架的振动，固定螺栓是否松动。
5. 保温
保温层的损坏会直接影响换热器的传热效率，甚至会引起壳体外部积水而发生腐蚀。
6. 腐蚀
换热器只要腐蚀部位发生在管道、管道与管板连接处及壳体焊缝及其附近处，应及时采取防腐措施与维护，根据介质腐蚀和具体情况定期检查

7. 常见的故障与处理方法

故障
产生原因
处理方法

振动
1.壳程介质流动过快
2.管路振动导致
3.管束与折流板的结构不合理
4.机座刚度不够或螺栓松动
1.调节流量和流速
2.加固管路
3.改进管束与折流板的结构
4.加固机座

管板与壳体
连接处开裂
1.焊接质量不好
2.外壳歪斜，连接管线拉力或推力过大
3.腐蚀严重，外壳壁厚减薄
1.清除补焊
2.重新调整找正

3.检测后修补

管束、管头泄露
1.管子被折流板磨坏
2.壳体和管束温差过大
3.管口腐蚀或焊接质量差
1.堵管或换管
2.补胀或焊接
3.换管或补焊
传热效率下降
1.列管结垢
2.列管、管路或阀门堵塞
1.清洗管子
2.检查清理

第二章 管壳式换热器的检修
1.检修施工方案
1. 编制依据
设备施工图、设备制造验收技术条件、安装技术条件，《中低压化工设备施工及验收规范》等
2. 方案内容
（1）工程概况 包括工程名称、工程特点、工程量一览表、施工单位的施工技术力量及资源情况分析等
（2）方案编制依据 包含施工规范、标准及设备施工图等
（3）施工顺序、施工进度计划和施工方法。设备检修施工的安排，应根据工艺要求即检修安装规程确定，并根据技术、经济因素以及工程本身的特点等全面考虑，施工顺序直接确定施工进度计划的编排，并影响施工方法的选择；应根据情况选择合理、可行、先进、经济的施工方法；检修施工进度应在满足工期的前提下，对选定的施工方法、施工资源供应情况等应统筹考虑，并根据实际情况具体调整。
（4）劳动力及材料、工机具等资源需求计划
（5）施工平面图等
对于比较复杂或具有危险性及施工难度大的检修工程还需要写出施工准备计划、安全技术保障措施、质量保证措施及检查计划、降低成本计划、节约能源计划等。对于工程规模较大的项目，根据需求还应写出施工现场领导机构的组成及组成形式、劳动组织分工等内容。对于工程内容较简单的项目，且承担施工的部门工作经验比较丰富，施工力量比较强或工程规模较小，只需就工程的重点施工部位进行计划组织，编制施工方案或技术措施

2.检修前的准备
1. 详细了解被检修换热器停车前的运行情况，查阅相关技术资料和图纸，明确固定管板换热器主要零部件的技术要求和质量标准，必要时编写施工方案。
2. 备好检修所用工机具、材料和各类防护用具。更换所用的零部件应有材质合格证、质量证明书，并准备好压力试验的胎具、卡具等工机具。
3. 应按操作规程和顺序，切断与被检修换热器相连的管路阀门。泄压后放净换热器管程和壳程中的介质，并根据介质特性进行相应的吹扫、置换等，检测合格后加堵盲板，办理安全检修交接手续。
4. 认真做好换热器检修前的检查工作。通过观察、无损探伤、测厚、水压试验以及气密性试验等方法确认故障的位置、大小等。
5. 要注意有保温层的换热器要先拆除保温层，搭建好检修用的脚手架、平台、跳板，并固定好。
6. 凡参与对受压元件进行焊接的焊工，必须持有相应有效的焊工证
3.检修内容
1. 小修
（1） 拆卸两端顶盖或管箱。打开管箱法兰，仔细观察管板的分程密封情况，管板入口有无异物堵塞管口，有无垢层及腐蚀产物堆积，记录、分析腐蚀物和垢层。
（2） 清洗或清扫管子内表面和壳体异物。检查两端盖、管箱有无腐蚀、锈蚀、裂纹、砂眼等缺陷。
（3） 进行管束和壳体试压，检查泄露，堵漏。
（4） 进行局部测厚。
（5） 检查连接螺栓是否完好，必要时更换。
（6） 检查保温及防腐情况。
2. 中修
（1） 包含小修的所有的内容
（2） 抽出管束，清理、清洗、清扫，检查换热器变形及弯曲情况
（3） 检查隔板和拉杆螺栓腐蚀及锈蚀情况
（4） 检查各密封面情况，表面不能有划痕、沟槽、凹坑、点蚀等。
3. 大修
（1） 包含中修的所有内容
（2） 若管束被堵管束超过总管束的10%以上，则更换管子或管束
（3） 全面检查运行情况，并对管板与管子焊接处进行渗透检验
（4） 对壳体进行检验，超标时必须消除壳体焊缝缺陷或更换壳体

第三章 检修的方法及过程
1. 检修过程
首先对换热器进行全方面的检查，确定故障位置，并把检查的结果记录下来。
换热器停车之前，发现法兰处发生泄漏，初步判断为垫片损坏，壳程溶液发生泄漏。把设备停车，对法兰处（管箱、法兰）进行拆卸，经过检查发现法兰密封面处有划痕。对损坏处进行记录，并依据划痕类型、深浅确定维修方式。
2. 维修
1.壳体部分的修理
（1） 对封头密封面的损坏修理
如密封缺陷很小，可在装密封垫圈时采用涂胶方法处理，如高温的液态密封胶或704胶；如密封面有贯穿的径向划痕或比较深的凹坑时，可采用手工电弧焊堆焊后，再用手提砂轮或油石打平，确保其平面度和粗糙度，注意打磨时不得伤及密封面；对采用内衬密封板外压封头的高压换热器，当密封与壳体焊接密封部位发现裂纹（可采用着色探伤检查）时，应用角式磨光机彻底消除裂纹，用氩弧焊重新堆焊后，再焊接好密封板。
（2） 对壳体接管处泄露的修理
对于碳钢壳体可采用碳弧气刨刨开泄露处的角焊缝，用旋转锤修去渗碳层后，选用合适的焊条或焊丝，采用合适的焊接工艺进行补焊。对于需要修理的要进行局部热处理，并要注意修理中不得伤及接管。
对于不锈钢壳体，可采用角式磨光机磨开泄露点，若泄露点很小也可用玄幻锤磨开；若泄露点大，可用等离子割开泄露处的焊缝，再用角式磨光机磨好焊口后，选用合适的焊条或焊丝，采用合适的焊接工艺进行焊补。
（3）对于密封垫片导致泄漏的，及时更换垫片，保证密封效果
2.换热管的修理
换热管的损坏主要是管子本身的泄露和换热管与管板连接处的泄露，可采用水压试验检查泄露部位。
对于管子本身的泄露可采用以下方法处理：
1. 堵管：用锥形堵头将管口堵塞，管堵材料的硬度不能高于管子的硬度。如管程压力较高，堵管后还要焊接，防止堵头冲脱。堵管数不得大于总管数的10%。
2. 换管
1. 取出换热管。常用的方法有：钻孔法、绞孔法、气割法等
2. 清理、修磨、检查管板孔
3. 穿管或管束的组装
4. 管子与管板的连接
3.管子与管板连接处的泄露处理方法
1.对强度胀的管口可进行补胀，但补胀次数不能超过3次
2.对强度焊或胀焊并用的管口，可先清除焊缝、打磨补焊或焊后补胀，消除泄露
3.对已经堵过的管口泄露，可直接堵管后焊接

3. 结垢的处理
可根据结垢的程度、介质的特性以及现场的条件
1机械清理
管束轻微堵塞或积渣积垢时，可用不锈钢钢筋或低碳钢圆盘，从一头通入，另一头拉出，，清除轻微的堵塞或积渣积垢。
2.高压水冲洗清理
高压水清洗多用于结焦严重的管束清洗
3.化学除垢清洗
常用浸泡法、强制循环法等
4.海绵球清洗法

4.质量检验
1.固定管板换热器的水压试验检验
先进行壳程试压，检查壳体、换热管与管板连接接头等部位；然后进行管程试压，检查管箱及相关部位
2.U型管换热器的压力试验检验
先用试压环进行壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头；再进行管程压力试验，检查管箱、管程各密封面的耐压和密封性

3.浮头式换热器的压力试验检验
管头试压时，先拆除管箱、壳体封头及浮头盖，两端安装试压环，对壳体加压，检查壳体、换热管与管板连接部位；同时检查管头、管束的耐压和泄漏。
管程试压，拆下试压环，安装管箱和浮头盖，对管程加压，检查管箱、浮动侧管板的耐压与泄漏以及法兰密封面泄漏
壳程整体试压，安装壳体封头，对壳程加压，检查壳程、封头的耐压泄漏以及壳程各法兰密封面泄漏
4.填料函式换热器压力试验检验
先用试压环进行壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头；再进行管程压力试验，检查管箱、管程各密封面的耐压和密封性
5. 验收
检修后的换热器使用并经过一段时间的运行观察，各指标达标；设备的防腐、保温恢复完好；检修现场工完、料净、场地清；油罐技术材料齐全，包含设计变更、材料代用通知单，材质、零部件合格证，检修记录单，焊缝质量检验报告，试验记录。

总 结

跟着科学技术的不停进步，换热器的维护理念与维修技术再不断升级，然而受传统经验的影响，国内大多数的企业在换热器使用历程中，仍然采用堆焊、直接报废更新等较为传统体式的格局，这些不仅无益于生产效率的提升、设备预置程度的提高，更影响了企业的竞争力的改善。
天下之高作于细，天下之难作于易，只有做好了换热器等细节的办理，才能晋升综合生产力和竞争力。

参考文献

1. 《化工原理》（第三版）化学工业出版社出版
2. 《材料的腐蚀与防护》冶金工业出版社
3. 《换热器渗漏、结垢问题的分析与解决》中国热管网

致 谢

在本次论文设计过程中，王老师对该论文的各个环节都给予了细心的指引与教导，使得我得以最终完成毕业论文。在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。
在这三年的学习与生活中，得到了众多老师的关心支持与帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
最后，还要向在百忙之中抽出时间对本文进行审阅、评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢！
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