浮頭式換熱器檢驗(yàn)檢測(cè)及內(nèi)壁腐蝕問題的研究

董衛(wèi)衛(wèi) 牛鵬敏 郭峪希

山西陽(yáng)煤化工機(jī)械(集團(tuán)）有限公司，中國(guó)·山西 太原 030000

1 引言

在動(dòng)力、化工等行業(yè)中，換熱器的應(yīng)用十分廣泛，是實(shí)現(xiàn)能源傳遞的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，浮頭式換熱器逐漸得到應(yīng)用，該類設(shè)備在結(jié)構(gòu)上具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，因此需要采取有效的檢驗(yàn)檢測(cè)手段，以實(shí)現(xiàn)故障問題的有效預(yù)防和處理，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。尤其是浮頭式換熱器長(zhǎng)期處于高溫高壓環(huán)境中，容易在蒸汽的作用下出現(xiàn)腐蝕問題，不僅對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成影響，也會(huì)威脅人們的安全。應(yīng)該結(jié)合浮頭式換熱器的自身運(yùn)行原理和特點(diǎn)，注重對(duì)內(nèi)壁腐蝕問題的總結(jié)與分析，綜合考量設(shè)備自身因素、環(huán)境因素等，制定切實(shí)可行的檢驗(yàn)檢測(cè)方案，對(duì)質(zhì)量安全隱患問題進(jìn)行排查，提高整體生產(chǎn)水平，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中予以全面控制。

2 浮頭式換熱器概述

2.1 基本結(jié)構(gòu)

在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)涉及較多的熱量交換環(huán)節(jié)，因此對(duì)于換熱器的依賴程度較高，只有確保換熱器的良好性能，才能提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造利潤(rùn)。尤其是在大型企業(yè)當(dāng)中，換熱設(shè)備的成本投入較大，占到整個(gè)設(shè)備投資的30%左右，因此需要在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)做好控制措施，以避免給企業(yè)造成巨大損失。浮頭式換熱器改善了傳統(tǒng)換熱器的弊端，能夠有效提升傳熱效率，增強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。鉤圈、圓筒、法蘭和浮頭管板等，是浮頭式換熱器的主要組成部分。凹形密封面設(shè)置于外頭蓋側(cè)法蘭內(nèi)側(cè)面當(dāng)中，通過鉆孔和套絲的方式處理密封面外側(cè)。

浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)圖

2.2 設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)

浮頭式換熱器的設(shè)計(jì)情況會(huì)對(duì)生產(chǎn)及使用情況產(chǎn)生直接影響，因此應(yīng)該根據(jù)具體生產(chǎn)要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化，增強(qiáng)浮頭式換熱器的運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性。應(yīng)該考慮到設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝條件等，同時(shí)滿足設(shè)備的使用操作和維修管理需求，為后續(xù)工作的實(shí)施提供便捷。除了應(yīng)該明確技術(shù)標(biāo)注外，還應(yīng)該在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制成本，避免由于設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的生產(chǎn)制造成本升高。相較于傳統(tǒng)換熱器而言，浮頭式換熱器的性能具有明顯優(yōu)勢(shì)。管束設(shè)計(jì)的方式能夠滿足抽出式清洗的需求，使流體溫差的控制效果更好，防止影響設(shè)備故障穩(wěn)定性。在高溫高壓環(huán)境下的運(yùn)行可靠性更強(qiáng)，在輕微腐蝕或者結(jié)垢情況下的性能較好。然而，浮頭式換熱器也存在一定的弊端，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)容易給故障查找和維修帶來困難，而且生產(chǎn)制造中的耗材量較大，這在一定程度上增加了設(shè)備成本。因此，應(yīng)該在生產(chǎn)制造和使用中注重隱患問題的排查，改善設(shè)備的性能狀況。

3 浮頭式換熱器檢驗(yàn)檢測(cè)的方法

3.1 設(shè)備使用情況

針對(duì)設(shè)備的使用情況進(jìn)行全面檢查，尤其是要拆開后觀察內(nèi)壁情況。了解各個(gè)構(gòu)件的基本情況，包括固定管、浮頭蓋、浮頭鉤圈法蘭和隔板等，確保其技術(shù)參數(shù)符合生產(chǎn)要求?；緟?shù)包括設(shè)計(jì)溫度、封頭材質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、筒體材質(zhì)、使用壓力、筒體壁厚、封頭壁厚等。在檢驗(yàn)檢測(cè)中應(yīng)該由專業(yè)人員負(fù)責(zé)，認(rèn)真核對(duì)每一項(xiàng)參數(shù)，防止由于疏忽大意而無法對(duì)浮頭式換熱器的質(zhì)量問題加以排查和解決。

3.2 腐蝕部位

拆開浮頭式換熱器的封頭后進(jìn)行檢測(cè)，腐蝕問題出現(xiàn)在設(shè)備內(nèi)壁多個(gè)位置當(dāng)中，在筒體底部正對(duì)主蒸汽管內(nèi)壁中的腐蝕點(diǎn)較多。此外，在筒體法蘭和內(nèi)壁排污口當(dāng)中也容易出現(xiàn)腐蝕問題。焊縫腐蝕是浮頭式換熱器中的常見腐蝕類型，常見于封頭位置。

3.3 污垢

污垢問題也是浮頭式換熱器使用中經(jīng)常遇到的問題，尤其是在長(zhǎng)期使用中未能及時(shí)清理，容易導(dǎo)致污垢堆積，這也是影響設(shè)備使用性能的主要因素。浮頭式換熱器的傳熱性能會(huì)由于污垢的存在而下降，同時(shí)換熱流體的阻力增大，降低了設(shè)備的運(yùn)行效率。對(duì)污垢的有效預(yù)防和清理是改善設(shè)備運(yùn)行狀況的關(guān)鍵，通常會(huì)通過優(yōu)化致垢流體和沖洗設(shè)備等方式進(jìn)行預(yù)防，然而也會(huì)導(dǎo)致后續(xù)維護(hù)管理的成本升高[1]。此外，設(shè)備清理也會(huì)影響生產(chǎn)效率，縮短設(shè)備使用壽命。污垢沉淀并形成片狀后，會(huì)從設(shè)備上脫落，這也會(huì)加劇設(shè)備的腐蝕問題。

4 浮頭式換熱器內(nèi)壁腐蝕的原因及對(duì)策

4.1 腐蝕失效原因

共振失效、失穩(wěn)失效、腐蝕失效和疲勞失效，是浮頭式換熱器的常見失效方式，而腐蝕失效在設(shè)備運(yùn)行中較為常見，在檢驗(yàn)檢測(cè)和處理工作中應(yīng)該加強(qiáng)重視。其中，接觸腐蝕、孔蝕、均勻腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕和沖刷腐蝕等是腐蝕問題的幾種主要類型，主要集中于殼體、導(dǎo)管管板連接位置等，因此為了確保設(shè)備的良好運(yùn)行狀況，需要加強(qiáng)對(duì)上述問題的關(guān)注。底部積水未能及時(shí)進(jìn)行處理，是引發(fā)浮頭式換熱器腐蝕問題的主要原因之一。未能合理設(shè)計(jì)排污管的高度，導(dǎo)致其高出筒體的水平高度，會(huì)引發(fā)污水倒流問題，在污水的長(zhǎng)期作用下也會(huì)引發(fā)腐蝕。主蒸汽管下的擋板作用失效，導(dǎo)致蒸汽對(duì)內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕作用，影響了浮頭式換熱器的使用。

4.2 處理方法

在對(duì)腐蝕問題進(jìn)行處理時(shí)，針對(duì)排污管的高度超標(biāo)問題可以實(shí)施磨平處理，消除蒸汽管中的腐蝕。針對(duì)焊縫位置的腐蝕，則可以在打磨后重新焊接處理，同時(shí)做好封頭和筒體的防腐處理。換熱管束的泄露問題會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全和人員安全造成影響，尤其是在設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中會(huì)導(dǎo)致管束的振動(dòng)，使得管束變薄從而出現(xiàn)磨損無效情況[2]。管束中的污垢增多，使管壁中出現(xiàn)不同程度的侵蝕情況，在對(duì)其泄露問題進(jìn)行判斷時(shí)，應(yīng)該拆開管箱并采取有效的封堵措施。如果泄露情況較為嚴(yán)重，則應(yīng)該及時(shí)更換。結(jié)垢問題也會(huì)引發(fā)換熱管的堵塞，如果長(zhǎng)期存在較多的污垢也會(huì)引起腐蝕，影響傳熱性能，增加了設(shè)備能耗?？梢圆捎秒x線清洗或者在線清洗的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)污垢的及時(shí)清理。此外，也可以應(yīng)用化學(xué)試劑進(jìn)行清理，在清理污垢時(shí)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，防止對(duì)企業(yè)正常經(jīng)營(yíng)造成影響。小浮頭泄露問題也是由于腐蝕問題所引發(fā)，設(shè)備運(yùn)行中通常難以斷定泄露狀況，因此需要拆開后進(jìn)行處理。

5 浮頭式換熱器強(qiáng)度校核與耐壓試驗(yàn)

按照公式校=+2C對(duì)浮頭式換熱器的強(qiáng)度進(jìn)行校核，遵循CB150—98中的相關(guān)規(guī)定。在計(jì)算中應(yīng)該或缺多項(xiàng)參數(shù)，包括材料許用應(yīng)力、內(nèi)徑、均勻腐蝕量和校核壓力等，通過與標(biāo)準(zhǔn)值的對(duì)比分析，了解浮頭式換熱器的強(qiáng)度情況，確保其符合相關(guān)參數(shù)要求才能投入使用。為了能夠?qū)Ω☆^式換熱器的密實(shí)性進(jìn)行檢驗(yàn)，有效防止內(nèi)壁腐蝕問題，還應(yīng)該及時(shí)開展耐壓試驗(yàn)，保障設(shè)備的品質(zhì)，為企業(yè)創(chuàng)造良好的生產(chǎn)效益。耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

上述耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足浮頭式換熱器的耐壓標(biāo)準(zhǔn)要求，因此可以在生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

浮頭式換熱器在穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能夠滿足高溫高壓環(huán)境的工作要求，因此在實(shí)踐中的應(yīng)用較多，然而也會(huì)存在內(nèi)漏或者腐蝕等問題，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上具有煩瑣性的特點(diǎn)。在對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)的過程中，主要是針對(duì)設(shè)備的使用情況、腐蝕部位和污垢等進(jìn)行全面分析，以實(shí)現(xiàn)有效預(yù)防和控制。在對(duì)內(nèi)壁腐蝕問題進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注換熱管束泄露、換熱管堵塞和小浮頭泄露等問題，以不斷改善浮頭式換熱器的品質(zhì)，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足人們的使用需求。