換熱器檢修方法應(yīng)用探討

盧少慶，邵 穎，何占興，孫云鳳，鄭志威，張培義

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

換熱器在石油化工中的應(yīng)用十分廣泛，其重要性也是顯而宜見的，換熱設(shè)備利用率的高低直接影響到化工工藝的效率以及成本的費(fèi)用。換熱器的使用過程中，必須接受定期檢修，不但要保障其在工藝設(shè)計(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行熱量交換，作為壓力容器還要保障其安全生產(chǎn)。本文根據(jù)檢維修實(shí)踐，總結(jié)了換熱器檢修過程中的幾種自主方法。

1 在換熱器拆卸過程中的做法

換熱器的自重較大，動輒二、三十噸，特別是在離地面有一定高度時，將換熱器拆解進(jìn)行檢修需要較大的工作量，去年三氣廠兩臺高架大型換熱器需要做殼體檢測，抽取芯子的工作由維修隊(duì)完成，芯子重達(dá)5 t。換熱器在離地8 m的平臺上，第一步必須將芯子從殼體中拖出足夠的距離，才能使用吊車，維修隊(duì)根據(jù)各種情況，制作了簡易裝置，實(shí)現(xiàn)吊裝的可能性。將兩根15 m長的鋼管和一根1 m長的鋼管焊接成“門”字形，在1 m長的鋼管上焊接厚鋼板作為加強(qiáng)筋。

①首先將換熱器的管束部分從后端用千斤頂頂出約200 mm，將該“門”字形的鐵架的開口固定在殼體的螺栓上，將手拉葫蘆一端放在鐵框上，一端系掛吊裝帶環(huán)抱換熱器管束，形成借力框架，將芯子從殼體中拖出。

②待換熱器管束頂出1000 mm后利用吊車用吊裝專用索具套上換熱器的管束，索具下面的橫梁一定在換熱器管束的隔板位置，吊車開始緩慢受力，在抽出過程中管束始終保持水平，隨著管束的頂出，吊車隨著轉(zhuǎn)桿，直到管束的倒數(shù)第二塊隔板伸出殼體停止。

③在倒數(shù)第二塊隔板處同樣套上第二套吊裝索具，緩慢拉緊第二套吊裝索具，使第二套索具和第一套索具逐漸達(dá)到受力平衡，這樣吊車開始轉(zhuǎn)桿，換熱器管束被吊出。

2 換熱器管束疏通方法的運(yùn)用

根據(jù)換熱器運(yùn)行過程中流體的流量、溫度、壓力等工藝指標(biāo)的變化判斷熱交換器的狀況。一般來說，溫度、流量、壓力等指標(biāo)發(fā)生變化，應(yīng)考慮管束結(jié)垢或堵塞影響換熱效果。

通過管束清洗，改善產(chǎn)品質(zhì)量，清除原材料表面的污染物可保持其良好的后加工性能，維持正常生產(chǎn)，延長設(shè)備壽命，清除原材料表面污垢可保持材料的表面性質(zhì)，保證后續(xù)生產(chǎn)工序的實(shí)施。定期或不定期清理生產(chǎn)設(shè)備的污垢，可達(dá)到維持設(shè)備正常運(yùn)行，控制設(shè)備腐蝕，延長使用壽命與運(yùn)行周期的目的。

換熱器管束在生產(chǎn)中產(chǎn)生的很多結(jié)焦、油污垢、沉積物、腐蝕產(chǎn)物、聚合物、菌類、藻類、黏泥等污垢，這些污垢很難通過反沖洗清除掉。我們采用了機(jī)械清洗和噴射清洗相結(jié)合的方式。

①機(jī)械清洗。改造手動電鉆機(jī)，將和管子直徑相差不到的鉆頭焊接在鋼條上，疏通時也可以在軸端裝上刷子、刀具等，插入每個管孔中，使其旋轉(zhuǎn)以除去污垢。此方法不僅適合于直管，而且還可以清洗彎曲管子，但由于機(jī)械振動及鉆頭等對管孔壁的刮傷，故有一定的局限性。適用于容積較小，容易拆卸和更換的熱交換器。

②噴射清洗。將高壓水從噴嘴中噴出，是除去管束內(nèi)表面結(jié)垢和外表面污垢的有效方法，可采用手持噴槍進(jìn)行手工操作的清洗。噴射清洗適用于容積小，容易拆卸和更換的熱交換器。

3 管束腐蝕情況的檢查與維修

3.1 檢查泄漏情況的方法

管束的檢查是熱交換器中最難，但又是最重要的部分。也可能是管束在使用中受到介質(zhì)的作用，或者是自身的材料缺陷，發(fā)生了點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕、晶間腐蝕等情況，這些必須通過試壓進(jìn)行檢查，確定泄漏情況和具體地點(diǎn)。內(nèi)部列管部分出現(xiàn)腐蝕穿孔，引起泄漏，管程、殼程介質(zhì)混合，影響裝置正常生產(chǎn)。如對存在該類故障的換熱器進(jìn)行整體管芯更換，成本太高，且必須進(jìn)行抽取舊管芯、安裝新管芯的操作，更換周期長。我們設(shè)計(jì)制作與換熱器封頭法蘭規(guī)格相同的壓盤，使用時壓緊管程與殼程之間的密封面，往殼程注入水，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，管板端面有水流出的列管，即可判定為已穿孔列管。將泄流的管束堵塞，隔斷其參與工藝流程，但要注意堵塞的管束數(shù)量不能超過10%，否則影響換熱效果。

3.2 焊接管束與管板

由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂或從管板上拉脫，管板與換熱管連接處極易泄漏，導(dǎo)致?lián)Q熱器失效。如果管束與管板處出現(xiàn)了泄漏，如何焊接則是個要求較高的過程。

①焊接需要注意事項(xiàng)。換熱管和管板焊接接頭受載較特殊，除了受管程和殼程壓力差外，還有管板變形，特別固定管板換熱器還有溫差應(yīng)力、角焊接頭本身具有應(yīng)力集中，存在焊接熱應(yīng)力，雖有自限性，但管板為密集開孔，焊接熱影響大，應(yīng)力集中點(diǎn)多，微裂紋產(chǎn)生可能性大。

②焊接方法。在焊前用鋼絲刷清理、壓縮空氣吹凈等方法使之出現(xiàn)金屬光澤。在焊接過程中，采用合理焊接工藝和速度，使每根焊條焊完整個管的焊縫后在四孔中間三角區(qū)引弧和熄弧;對于碳鋼換熱器采用雙道焊接:先將管板和換熱管先焊接一道，然后用鋼絲刷等清理干凈，根據(jù)現(xiàn)場情況采用試壓或著色等方法檢查，有經(jīng)驗(yàn)也可直接肉眼檢查。對漏點(diǎn)和裂紋要打磨掉后補(bǔ)焊;所有完成后再焊接一道。通過雙道焊接，焊接接頭尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求;通過中間檢查，有效地消除了焊接缺陷，從而保證換熱器和管板焊接接頭質(zhì)量。對于一些耐蝕性能好的不銹鋼材質(zhì)且采用氬弧焊等來保證焊縫質(zhì)量的換熱器，則可視情況采用一道或二道焊接，但也采用合理焊接工藝和速度來充分保證焊接接頭尺寸。經(jīng)過上述措施后，有效地提高換熱器和管板焊接接頭的質(zhì)量。