管壳式换热器的维护与检修

1管壳式换热器的维护与检修2一、管壳式换热器的维护二、常见换热器的事故原因及处理方法三、管壳式换热器的检修Ⅰ、检修前的准备Ⅱ、清理Ⅲ、壳体部分的修理Ⅳ、换热管的检修Ⅴ、换热管与管板的连接Ⅵ、检验与验收目录3Ⅰ、引言由于换热设备是石油、化工生产中应用最普遍的单元设备，几乎在每套装置中都会出现，因此其数量之大是不言而喻的，随之而来的维护检修工作量也就非常重。一、管壳式换热器的维护45Ⅱ、换热器总装图浮头式换热器6日常维护①、装置系统蒸汽吹扫时，应尽可能避免对有涂层的冷换设备进行吹扫，工艺上确实避免不了，应严格控制吹扫温度（进冷换设备）不大于200℃，以免造成涂层破坏。②、装置开停工过程中，换热器应缓慢升温和降温，避免造成压差过大和热冲击，同时应遵循停工时“先热后冷”，即先退热介质，再退冷介质；开工时“先冷后热”，即先进冷介质，后进热介质。7③、在开工前应确认螺纹锁紧环式换热器系统通畅，避免管板单面超压。④、认真检查设备运行参数，严禁超温、超压。对按压差设计的换热器，在运行过程中不得超过规定的压差。8⑤、操作人员应严格遵守安全操作规程，定时对换热设备进行巡回检查，检查基础支座稳固及设备泄漏等。⑥、应经常对管、壳程介质的温度及压降进行检查，分析换热器的泄漏和结垢情况。在压降增大和传热系数降低超过一定数值时，应根据介质和换热器的结构，选择有效的方法进行清洗。9⑦、在操作运行时，有防腐涂层的冷换设备应严格控制温度，避免涂层损坏。⑧、应经常检查换热器的振动情况。⑨、保持保温层完好。10二、换热器的常见故障原因及处理方法序号故障现象故障原因处理方法1两种介质互串（内漏）①换热管腐蚀穿孔、开裂②换热管与管板胀口（焊口）裂开③浮头式换热器浮头法兰密封漏④螺纹锁紧环式换热器管板密封漏①更换或堵死泄漏的换热管②重胀（补焊）或堵死③紧固螺栓或更换密封垫片④紧固内圈压紧螺栓或更换盘根(垫片)2法兰处密封泄漏①垫片承压不足、腐蚀、变质②螺栓强度不足，松动或腐蚀③法兰刚性不足与密封面缺陷④法兰不平行或错位⑤垫片质量不好①紧固螺栓更换垫片②螺栓材质升级、紧固螺栓或更换螺栓③更换法兰、或处理缺陷④重新组对或更换法兰⑤更换垫片常见故障与处理Ⅰ、常见故障与处理11序号故障现象故障原因处理方法3传热效果差①换热管结垢②水质不好、油污与微生物多③隔板短路①化学清洗或射流清洗垢物②加强过滤、净化介质，加强水质管理③更换管箱垫片或更换隔板4阻力降超过允许值①过滤器失效②壳体、管内外结垢①清扫或更换过滤器②用射流或化学清洗垢物5振动严重①因介质频率引起的共振②外部管道振动引发的共振①改变流速或改变管束固有频率②加固管道，减小振动常见故障与处理（续）12∏、密封垫片的选用要求介质法兰公称压力MPa介质温度℃法兰密封面形式垫片名称垫片材料或牌号烃类化合物（烷烃、芳香烃、环烷烃、烯烃）氢气和有机溶剂（甲醇、乙醇、苯、酚、糠醛、氨）P≤1.6≤200平面耐油橡胶石棉板垫片耐油橡胶石棉板≤600平面凹凸面缠绕式垫片、高强石墨垫、波齿复合垫金属带、柔性石墨Ocr18Ni9、316L、OCr13P≤4.0≤200平面耐油橡胶石棉板垫片耐油橡胶石棉板201～450凹凸面榫槽面缠绕式垫片、高强石墨垫、波齿复合垫金属带、柔性石墨OCr18Ni9、316L、OCr13451～600缠绕式垫片、波齿复合垫金属带、柔性石墨OCr18Ni9、OCr134.0＜P≤6.4≤200缠绕式垫片金属带、柔性石墨201～450缠绕式垫片、高强石墨垫片、波齿复合垫片金属带、柔性石墨OCr18Ni9、316L、OCr13451～600缠绕式垫片、波齿复合垫金属带、柔性石墨OCr18Ni9、316L6.4＜P≤35≤200平面平垫铝08≤450凹凸面梯形槽金属齿形垫片、椭圆形垫片或八角形垫片10、柔性石墨0Cr18Ni9、316L451～600≤200锥面透镜垫10≤47510MoWVNb13密封垫片的选用要求（续）介质法兰公称压力MPa介质温度℃法兰密封面形式垫片名称垫片材料或牌号水、盐、空气、煤气、蒸汽、惰性气体P≤1.6≤200平面橡胶石棉板垫片XB-200橡胶石棉板1.6＜P≤4.0≤350凹凸面缠绕式垫片、高强石墨垫片0Cr18Ni9、316L、金属带、柔性石墨4.0＜P≤6.4≤4506.4＜P≤35≤450梯形槽椭圆形垫片或八角形垫片10、316L、0Cr13注：①苯对耐油橡胶石棉垫片中的丁腈橡胶有溶解作用，不宜选用。②浮头等内部连接用的垫片，不宜用非金属软垫片。14Ⅲ、螺栓、螺母的选用要求螺栓用钢螺母用钢使用温度／℃Q235-AQ235-AQ215-Ａ＞-20～30035Q235-A2025＞-20～35040MnB35，40Mn，45＞-20～40010MnVB40Cr30CrMoA40Mn，4535CrMoA-100～50035CrMoA40Mn，45＞-20～40035CrMoA30CrMoA，35CrMoA-100～50035CrMoVA35CrMoA，35CrMoVA＞-20～42515螺栓用钢螺母用钢使用温度／℃25Cr2MoVA30CrMoA，35CrMoA＞-20～50025Cr2MoVA＞-20～55040CrNiMoA35CrMoA，40CrNiMoA-70～3501Cr5Mo1Cr5Mo＞-20～6002Cr131Cr13，2Cr13＞-20～4000Cr18Ni91Cr13＞-20～6000Cr18Ni9-253～7000Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti-196～7000Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2-253～700（续）表16Ⅳ、螺栓拧紧顺序拧紧换热器螺栓时，一般应按右图表示的顺序进行，并应涂抹适当的螺纹润滑剂或防咬合剂。螺栓拧紧顺序17三、管壳式换热器的检修Ⅰ、检修前的准备以U形管式换热器为例，说明一般的检修过程。⑴．设备安全交出停车后，应切断该设备所有与装置相连的管道、阀门，将设备泄压，把介质排放干净，置换合格后加盲板，交付检修单位的该项项目负责人。U型管式换热器⑵．检修前的检查在拆卸前，有保温的设备要拆去保温层，搭好检修用的脚手架和平台，并把跳板用铁丝固定好，若需要进一步确认漏点的地方，在拆卸前可用氮气从堵头处用临时接管试漏，找出漏点做好标记。在打开管箱法兰后，要详细观察管层隔板的分程密封情况，管板上接管入口处有无异物堵住管口，有无垢层以及腐蚀产物在箱内堆集，并做好记录。通知分析人员取样分析腐蚀物和结垢的化学组成，若工艺车间技术人员不在场时，还需要通知工艺技术人员到场，让其了解原因，以便工艺在运行中采取相应对策。1819检修前的检查（中段油水冷器）20某厂炼油生产部——二催化（中段油冷却器（中段油/水））21某厂汽提塔底冷却器H-71122对换热管泄漏进行标记、处理23换热器管束的拆卸24换热器的检修拆装要测量存在腐蚀地方的厚度，腐蚀比较严重的地方需在本次检修中处理或下次检修中处理，必须绘草图详细记录或拍照记入设备检修档案。对于管内及管板的腐蚀或漏点部位，可采用涡流探伤查找，涡流探伤的原理是，用非磁性管子配上专用探头插入高频磁场内，在管内产生涡流。涡流的大小或变化程度受金属材料的材质、成分、形状、尺寸、管子减薄、伤痕等的影响。25U形管式换热器可抽芯检查，确定管子外部和筒体的腐蚀情况。管子的检查，非铁磁性管子可用着色探伤检查表面微裂纹和气孔等缺陷，碳钢管子除可用着色探伤外，还可用空气、氮气，有的甚至可用氨来检查。其方法是用橡胶塞子塞好管子一端，用肥皂水和发泡剂或用pH试纸放在管子另一端，就可检查出有泄漏的管子。试验压力要控制在0.3MPa以下。对于U形管式换热器的管箱与壳体可以用测厚、探伤和肉眼检查各易产生腐蚀和泄漏的部位，对于列管式换热器可以通过测厚、拆卸前的气密实验确定壳体的泄漏部位，还可通过对各应力集中部位增加测厚个数来补充检查。26Ⅱ、清理由于换热器操作中所处理的流体，有的是悬浮液，有的夹带有固体颗粒，有的粘结物含量高，有的含有泥沙、藻类等杂质。随着换热器运行时间的延长，往往会因流体介质的腐蚀、冲刷，在换热器各传热表面都有结垢或积污，甚至堵塞，因而使换热器各传热面的传热系数或传热面积减小，从而降低了换热器的传热能力。维修时不仅要消除设备存在的缺陷，还要使其达到设计生产能力，故必须对换热器进行彻底的清理，清理方法主要有以下三种。2728换热管束的结垢29换热器管束的清理⑴．机械清理当管束轻微堵塞或积渣积垢时，以列管式换热器为例，轻薄的积垢，可以用专用清管刷(大小按管径选)，一头穿粗铁丝，将清管刷从换热管中拉出，反复几次就可以除去与换热管结合不太紧密的积垢或堆积异物。3031机械清洗⑵．高压水冲洗清理高压水冲洗清理是利用高压清洗泵打出的高压水，通过专用清洗枪直接将高压水射在需清洗部位，它的压力调节范围是0~100MPa，当结垢不太紧密时，可选择压力在40MPa左右，当结垢坚硬紧密时，还可以将高合金喷头塞入管内采用更高的压力清洗，一般此方法主要用于清洗列管式换热器的管内垢层，或者冲洗可抽出管束的换热器的设备壳体及管束表面的结垢和异物。对于有污物、沉淀、结垢不紧密的其它管壳式换热器，视设备结构特点，也可以用20~30MPa的高压水冲洗管子，如U形管可以在两个管端冲洗，亦能清理好。3233高压水冲洗清理需清洗部位⑶．化学除垢清理换热器管程或壳程结构，有因水质不好形成的水垢，也有油污引起的油垢，还有结焦沉淀和热附着结垢等形式。在化学法除垢前，首先应对结构物质进行化学分析，弄清结垢物质的组成，决定采用哪种试剂。一般对硫酸盐和硅酸水垢采用碱洗法清洗，对碳酸水垢则用酸洗涤剂清洗。对于一些流体介质的沉积物或有机物的分解产物，有几种金属形成的合金垢层，还应采用相应的活化剂。先将活化剂溶液加热浸泡后，使垢层与换热器表面张力减少或松脱；再根据垢层的化学特性决定酸洗或碱洗。在酸或碱洗前做好与被清洗表面材质相同或相近的挂片，在清洗时，放在清洗槽中，随时监测，以免由于清洗的配方不当对换热器造成过大的腐蚀，并按一定的时间对清洗液取样分析Fe3+浓度的变化情况。34•化学除垢在实际清洗中最基本方法有三种：浸泡法、喷淋法、强制循环法。但在实际应用中常是两种方法混合使用，如浸泡法与强制循环法常相结合，一般是先浸泡再强制循环。•由于换热器内各部分结垢情况往往是不均匀的，在化学清洗前应查清各部分的结垢情况，以确定配制酸碱溶液的浓度。此外，在准备清洗液时，必须考虑加入相应的缓蚀剂，缓蚀剂的作用是不妨碍一般垢层的溶解，但能防止金属被腐蚀。一般在硝酸洗垢时，用Lan-5缓蚀剂。用盐酸洗垢时，常用02--缓蚀剂。而用铬酸洗垢可不加缓蚀剂。酸洗时酸浓度及缓蚀剂用量见表4-1及表4-2。3536强制循环法化学清洗示意图加入化学药品37表4-1硝酸浓度及缓蚀剂用量结垢厚度/mm酸洗浓度/%酸洗温度/℃Lan-5缓蚀剂/%35～730～40乌洛托品苯胺硫氰酸钠3～57～1030～40510～1430～40注：1．缓蚀剂量是相对于总酸液量的质量分数。2．在上述浓度范围内，对薄垢循环酸洗2h，对厚垢循环酸洗4～6h。表4-2盐酸溶液浓度及02--缓蚀剂用量从事清洗的作业人员应穿戴好耐酸碱腐蚀的工作服，并佩戴好劳动保护用品，特别要保护好眼睛、手和脚，防止加药时飞溅烧伤，在清洗现场要拉好警戒线，有专人负责安全，防止他人误入引发事故。在化学清洗前要检查由清洗设备、清洗槽、输送管道、被清洗的换热器组成的循环系统，确定此系统与其它设备相隔绝，以免清洗液进入其它设备内或影响他人的安全。在清水循环时，要消除存在外漏的地方，防止输送回管堵塞和跑液。废液要进行必要的无害处理后才能排放，不准乱倒乱排，以免发生生产区内下水管道腐蚀等安全责任事故。38Ⅲ、壳体部分的修理换热器壳体出现损坏的状况不多，一般发生在封头密封面和壳体接管处。封头密封面损坏往往是由于维修保护措施不好或运行中由于介质冲蚀而造成的；壳体接管处的损坏是由于接管与筒体是角焊缝，介质从补强圈的排气孔外漏。存在这些缺陷的处理方法是，对于壳体