李亞莉(陜西延長石油集團(tuán)氟硅化工有限公司，陜西 商洛 726000)

換熱器管束接頭泄漏分析與對策

李亞莉(陜西延長石油集團(tuán)氟硅化工有限公司，陜西 商洛 726000)

由于換熱器有著提升傳熱效率和強(qiáng)度、節(jié)能等特點(diǎn)，所以被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，主要涉及的有：石油、化工、暖通、中水處理設(shè)備等方面。換熱器質(zhì)量的好壞與否嚴(yán)重的影響到行業(yè)的生產(chǎn)效益和安全，而影響換熱器品質(zhì)的一項(xiàng)重要因素就是管束接頭，因此就必須要強(qiáng)化對管束接頭質(zhì)量的監(jiān)管。本文主要以石油化工行業(yè)中所應(yīng)用的換熱器為研究對象，對其管束接頭中存在的泄漏問題及原因進(jìn)行了分析，并針對其中的問題提出相應(yīng)的解決措施。

換熱器；管束接頭；泄漏；措施

1 換熱器的概述

換熱器通常被應(yīng)用在輕工、能源、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，主要作用就是用于流體的加熱和降溫，負(fù)責(zé)液體氣化或氣體液化。它可以是以單獨(dú)設(shè)備的形式而存在。如：冷卻器、加熱器等，也可以被當(dāng)做設(shè)備的某一部分，如：氨合成塔內(nèi)的換熱器。據(jù)了解，換熱器在設(shè)備的整體中占有20%-30%的成分，因此就需要我們重視對換熱器的使用，保證其質(zhì)量就是保證生產(chǎn)。

2 該換熱器的相關(guān)參數(shù)

此換熱器主要為浮頭式，型號是BIS900-1.6-215-6/25-4 II,對其進(jìn)行制造和驗(yàn)收的要求和標(biāo)準(zhǔn)要以GB151-1999《鋼制管殼式換熱器》中的II級為主。管板的薄厚度在55mm，所采用的材料也是依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的II級16Mn，管孔的直徑是φ25.4+ 0.2mm;而換熱管所使用的是SUS321，其具體的規(guī)格型號是φ 25X1.6mm的鋼管材料,內(nèi)外徑的差額保持在±0.2mm,此換熱管需要依照GB13296-91《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行執(zhí)行。管板和換熱管之間的連接方式以強(qiáng)度脹為主。

3 管束接頭泄漏的原因

在進(jìn)行對以強(qiáng)度脹方式連接的管束水壓測試之后，管束的接頭地方有多處發(fā)生泄漏現(xiàn)象，在經(jīng)過補(bǔ)脹之后也沒有起到作用，對其原因進(jìn)行分析，主要考慮到以下幾點(diǎn)：

3.1 換熱管和管板的硬度差存在問題

在采用強(qiáng)度脹方式對換熱管和管板進(jìn)行連接時(shí)，其自身應(yīng)該產(chǎn)生一定的強(qiáng)度差，否則就會(huì)導(dǎo)致管板的回彈低于管子，使兩者之間的連接不夠緊密。在我國，對兩者的強(qiáng)度差規(guī)定是HB30,而在GB151-1999并沒有對其進(jìn)行規(guī)定,所以就導(dǎo)致在對換熱器進(jìn)行制造的過程中，其標(biāo)準(zhǔn)在HB20-30以上。而且在制造換熱管的過程中，應(yīng)將其硬度控制在HB121-178的范圍內(nèi)，但對實(shí)際中的換熱管進(jìn)行測量時(shí)發(fā)現(xiàn)其硬度是在HB150-167的范圍內(nèi)，也就是意味著管板的硬度低于換熱管的硬度。若在此種情況下，將兩者以強(qiáng)度脹的方式進(jìn)行連接，不但會(huì)使管子的回彈受到影響，使兩者連接不夠緊密，而且也會(huì)由于其硬度差存在問題，在脹接的作用下使管板發(fā)生變形，從而使連接不緊密，失去密封的效果，進(jìn)而就會(huì)引發(fā)管束接頭的泄漏。

3.2 SUS321奧氏體不銹鋼屬于加工硬化傾向大的材料

由于此換熱器所屬的級別為II級，且管子的外徑與管孔之間的距離是0.8mm，所以要使二者的連接能夠最大程度上脹緊，就需要將管子的變形量盡可能的最大化，但其變形量不斷增大的同時(shí)其硬度也會(huì)相應(yīng)的增加，導(dǎo)致?lián)Q熱管硬度大于管板的硬度，造成兩者連接不夠緊密，引起泄漏。

3.3 脹接技術(shù)缺乏合理性

此換熱器主要采用的是機(jī)械滾珠脹接，而此種方式卻會(huì)加快管子的硬化。

4 有效改善泄漏問題出現(xiàn)的措施

4.1 管控好換熱管與管板的硬度差

要想對硬度差進(jìn)行控制，首先要做的就是增強(qiáng)管板的硬度，使其高于換熱管硬度，因換熱管的管孔較小，要達(dá)到降低其硬度的目的也不是易事，所以在降低其硬度的同時(shí)還要對管板的硬度進(jìn)行管控，可以采用以下方法：1）對熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)和完善，將管板的硬度提高到JB4726-2000的范圍內(nèi)。2）在條件允許的情況下，要對管板的材料進(jìn)行改進(jìn)，采用有較高的材料，如：35號鋼，并對其進(jìn)行硬度處理，使其可以滿足HB156-217的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 對換熱管和管板之間的距離進(jìn)行管控

為了可以降低硬化程度，依照相關(guān)的規(guī)定，就要將管子的外徑和管孔進(jìn)行有效的配合，通過對比我們可以看出，采用TE?MA-1996RCB-7.41的標(biāo)準(zhǔn)兩者間的配合較為緊密，但在尺寸的精確度方面應(yīng)該進(jìn)行提升，為了可以降低管子供應(yīng)的成本和難度，可以利用GB151-1999,3.6.3中I級換熱器的間隙。

4.3 利用液壓脹接的方式進(jìn)行連接

通常情況下，利用強(qiáng)度脹的方式來進(jìn)行連接，會(huì)因其受力不均勻而導(dǎo)致管發(fā)生變形，加快管壁的硬化，且隨著摩擦力的增加，變形程度也會(huì)逐漸發(fā)生改變，加之外界的影響因素也相對較多，所以導(dǎo)致脹緊度沒辦法保持一致。而液壓脹接法則是以液壓作為動(dòng)力，在進(jìn)行施壓時(shí)是均勻施壓，這樣就不會(huì)導(dǎo)致管子因受壓不均衡引發(fā)變形，不會(huì)產(chǎn)生硬化問題，從而發(fā)揮處較好的密封作用。

4.4 在管束接頭進(jìn)行連接時(shí)，要盡可能的使用焊接方法，或者是為避免間隙出現(xiàn)腐蝕，而采用焊接加貼脹的方法。

5 結(jié)語

總的來說，要想保證生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，就必須要對換熱器的管束接頭質(zhì)量進(jìn)行把控，采用正確的方式來提高接頭的緊密性，防止出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。盡管如此，但我們還應(yīng)不斷對其連接方式和工藝進(jìn)行改進(jìn)和完善，從根本上降低問題的出現(xiàn)概率，不斷總結(jié)和研究，以便為換熱器日后更好的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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