孫詩偉

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司 河北唐山 063305

1 概述

列管式換熱器是氯堿行業(yè)聚氯乙烯生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的間壁式換熱器。列管換熱器也稱管殼式換熱器，它與其它幾種間壁換熱器相比，具有制造容易、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備堅固的特點，可用金屬材料或非金屬材料來制造。在氯堿行業(yè)中的溫度高、壓強大和尺寸大的裝置中大多采用管殼式換熱器，聚氯乙烯生產(chǎn)中使用最為廣泛的是轉(zhuǎn)化器、冷凝器等換熱器。列管換熱器主要由殼體和折流板組成的殼程以及由管束、管板和封頭等部件組成的管程兩大部分構(gòu)成。列管換熱器泄漏是企業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題之一，主要是管子的泄漏和密封墊子損壞造成的泄漏引起。當(dāng)列管換熱器發(fā)生泄漏時，一般分為內(nèi)漏和外漏兩種情況，不僅影響生產(chǎn)，還可能造成設(shè)備損害和工作人員的傷害事故。因此我們對導(dǎo)致列管式換熱器泄漏的原因必須要加以仔細的分析。

2 列管式換熱器泄漏的原因

2.1 管束本身泄漏

（1）應(yīng)力腐蝕。對于應(yīng)力腐蝕破裂，指的是在拉應(yīng)力及相關(guān)特定腐蝕媒介共同產(chǎn)生作用下，導(dǎo)致金屬或者合金出現(xiàn)破裂的情況。這種腐蝕破裂的特點主要是大多數(shù)表面并未被破壞，僅有少數(shù)細小裂紋將金屬或者合金內(nèi)部穿透。在常用設(shè)計應(yīng)力范圍外，應(yīng)力腐蝕破裂均會出現(xiàn)，因而會造成較嚴重的后果。而導(dǎo)致管束應(yīng)力腐蝕破裂出現(xiàn)的因素主要包括溫度及溶液成分，還包括材料成分、應(yīng)力及金屬結(jié)構(gòu)等方面。

（2）管子振動。在換熱器管束之間，若通過介質(zhì)流量及流速均較大，與設(shè)計值相比明顯較高時，則由于殼側(cè)流體擾動力作用，具備一定彈性的管束會產(chǎn)生振動。在激振力頻率和管束自然振動頻率相符合的情況下，會導(dǎo)致管束出現(xiàn)共振現(xiàn)象，導(dǎo)致其振幅明顯增加，從而在管子與管板相連接部位，由于反復(fù)作用力影響引起管束損壞。通常，管束振動損壞機制包括以下幾點：①在管子與管板連接位置，由于振動造成其應(yīng)力超出材料疲勞持久極限，從而造成管子出現(xiàn)疲勞斷裂；②在支持隔板管孔中，振動管子和隔板金屬之間產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致管壁厚度減小，最終發(fā)生破裂；③在振幅較大情況下，在跨度中間位置，其相鄰管子間會產(chǎn)生相互摩擦情況，導(dǎo)致管子斷裂[1]。

2.2 端口泄漏

（1）熱應(yīng)力過大。對于列管式換熱器，在對其進行實際操作中，由于冷流體與熱流體在溫度方面存在差異，導(dǎo)致管壁與殼體存在溫度差異，而這種差異會導(dǎo)致管子與殼體出現(xiàn)不同程度的熱膨脹。在兩者之間溫度差異較大的情況下，可能會扭彎管子，也會導(dǎo)致管子拉松，嚴重時會損壞整個換熱器。

（2）管板變形。管板變形主要指管板在加工時產(chǎn)生變形，而管子與管板之間保持相連，在管板出現(xiàn)變形情況下會導(dǎo)致管子端口出現(xiàn)泄漏情況。在高加管板水側(cè)，其壓力較高而溫度較低，而汽側(cè)則表現(xiàn)為溫度高而壓力較低，特別是對于存在內(nèi)置式疏水冷卻段的情況，其溫差會更大。若管板厚度比較缺乏，則管板會出現(xiàn)一定形變，在管板中心位置會向溫度高而壓力低的汽側(cè)凸起，而在水側(cè)管板會出現(xiàn)中心凹陷情況。

（3）聚氯乙烯生產(chǎn)中的列管式換熱器泄漏。聚氯乙烯生產(chǎn)中的列管式換熱器受工藝影響，大都受酸腐蝕較多，常用的轉(zhuǎn)化器、冷凝器大都因酸腐蝕影響造成列管腐蝕泄漏，維修頻繁。

3 列管式換熱器泄漏處理方式及技術(shù)改進

3.1 堅持運行或停車檢修

列管換熱器由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、制作工藝及造價、使用介質(zhì)等原因，根據(jù)泄漏情況及工藝生產(chǎn)要求：輕微泄漏且生產(chǎn)緊張時，一般堅持運行直至裝置消缺或大修期間處理，期間應(yīng)密切監(jiān)控泄漏情況，并做出應(yīng)急預(yù)案；如果是嚴重泄漏，應(yīng)立即停車檢修處理[2]。如果有備用設(shè)備可以切換檢修。

3.2 查找泄漏列管

（1）目視或內(nèi)窺鏡檢查。列管破損部位可以通過肉眼或儀器直觀檢查到，但有明顯局限性，不能觀察到足夠的距離，不能對管束內(nèi)列管外壁進行有效檢查，且需要足夠的時間和耐心，所以更適合于對已知的泄漏點進行定點觀察，幫助分析泄漏原因。（2）渦流檢測。渦流檢測是指利用電磁感應(yīng)原理，檢測評定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測方法，現(xiàn)在已成為列管檢測的主要手段之一。通過檢測數(shù)據(jù)可以確實列管泄漏部位及數(shù)量，準確率高且時間較短，但是需要專業(yè)儀器及人員，費用較高。（3）氣密性試驗。主要有氨滲透和充水試漏：在殼側(cè)加入氣氨或脫鹽水，并保持一定壓力，觀察列管口覆蓋的浸有酚酞指示劑的紙張顏色變化或是否有水流出，以確定泄漏列管部位及數(shù)量。

3.3 泄漏列管處理方法

（1）堵管。加工堵頭將泄漏列管兩端進行封堵，也可以根據(jù)檢測數(shù)據(jù)及泄漏原因進行預(yù)防性堵管，即對壁厚減薄或容易發(fā)生泄漏的列管進行堵管，操作簡便實用性強，適用于所有類型性的列管換熱器。但同時換熱面積及效率降低，根據(jù)設(shè)備設(shè)計及生產(chǎn)負荷情況堵管比例（一般達到10%以上）更換列管或設(shè)備。（2）換管。采購?fù)灰?guī)格的列管，對泄漏列管進行更換，以保證設(shè)備的性能。這個方法有較強的技術(shù)要求且費用較高，而且不適用于U形管式換熱器。（3）更新。根據(jù)換熱面積、泄漏原因、設(shè)計制作等問題，有針對性地對設(shè)備進行局部或整體更新[3]。

總之，目前，列管式換熱器屬于一種應(yīng)用十分廣泛的換熱設(shè)備。相比于其他間壁換熱器，這種類型換熱器的優(yōu)勢在于單位體積能夠提供更大傳熱面積，且其傳熱效果更加理想。同時，這種類型換熱器結(jié)構(gòu)比較堅固且緊湊，可利用多種材料進行制造，具有較強適應(yīng)性，廣泛應(yīng)用于大型裝置及高溫高壓條件。因此，本文的研究也就顯得十分的有意義。