楊小寧

（中國國石油烏魯木齊石油化工總廠設(shè)備安裝公司，新疆烏魯木齊 830000）

對熱電廠硫銨車間二效加熱器管束泄漏問題原因分析及解決辦法

楊小寧

（中國國石油烏魯木齊石油化工總廠設(shè)備安裝公司，新疆烏魯木齊 830000）

目前鈦金屬材料換熱器管束發(fā)生泄漏，在無備品的情況下，裝置要運行，企業(yè)要效益，現(xiàn)場搶修迫在眉睫，然而在現(xiàn)場環(huán)境下采取焊接修復(fù)已然是行不通的。因為鈦金屬焊接對環(huán)境的要求極為苛刻，實踐證明此方法是行不通的，那么到底有沒有一種快捷的修復(fù)方法呢，因此研究了一種比較新穎的方法-四氟堵漏法。

鈦材；換熱器；管束；泄漏；分析；四氟墊；堵漏；方案

熱電廠硫銨車間二效加熱器，屬于固定管板式換熱器，殼程介質(zhì)：蒸汽；管程介質(zhì)：硫酸氨漿液。加熱器換熱管材質(zhì)：TA2；規(guī)格：Φ35×3；數(shù)量：500根；管板材質(zhì)：316L+TA2。該設(shè)備運行時間兩年半，目前兩件管板均發(fā)生不同程度的泄漏，嚴重影響到生產(chǎn)的正常運行。為此，本文將從泄漏問題的原因分析入手，進而闡述一種新穎的解決處理辦法。

1 原因分析

該設(shè)備在運行過程中，因硫酸銨溶液長期沖刷、腐蝕，導(dǎo)致?lián)Q熱管與管板接頭角焊縫及換熱管因沖刷減薄，從而出現(xiàn)泄露現(xiàn)象。見圖1-1，圖1-2。

圖1 -1

圖1-2

原管束在制作時，管頭外伸出管板長度為4～5mm，管子與管板間焊腳高度3mm，而從現(xiàn)場實際測量結(jié)果管頭外伸長度及焊腳高度為1mm，見圖1-1和圖1-2，經(jīng)過硫酸銨溶液的長期沖刷腐蝕，造成管頭及焊腳高度腐蝕減薄，致使部分管頭與管板間焊縫出現(xiàn)較為明顯的穿透式裂紋及分層（見圖1-1），可見介質(zhì)沖刷腐蝕是造成此次泄漏的主要原因。

2 制定解決方案

對于鋼制壓力容器熱交換器管頭泄漏，最常用的解決辦法就是找出缺陷，打磨消除缺陷，進而對經(jīng)過打磨處理過后的部位施焊修補，然而對于此臺設(shè)備采取焊接修復(fù)是行不通的。原因分析：因鈦材設(shè)備較為特殊，焊接是設(shè)備質(zhì)量控制的關(guān)鍵，且鈦材設(shè)備在焊接過程中，對施焊環(huán)境、施焊溫度、施焊過程氣體保護及材料表面潔凈度均有苛刻要求，若無法達到焊接環(huán)境、材料表面潔凈度等要求，鈦材會發(fā)生不可逆氧化反應(yīng)，引起材料質(zhì)變，直接影響設(shè)備整體質(zhì)量。現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋及分層間隙內(nèi)充滿了介質(zhì)硫酸銨結(jié)晶體，無法清理干凈，影響焊接質(zhì)量。因設(shè)備為立式安置，殼程內(nèi)殘留的水無法清理干凈，管板內(nèi)部管頭與管板連接部位的間隙內(nèi)的殘留水無法處理干凈，遇熱形成水蒸氣，影響焊接質(zhì)量。根據(jù)以往經(jīng)驗及其他單位處理同類工況設(shè)備反映的情況，在不具備焊接的條件下，焊接修復(fù)只能越修越糟。

該立式設(shè)備工藝要求介質(zhì)由下而上，因此下管板腐蝕最為嚴重，解決目的：使設(shè)備再堅持運行四個月，為新設(shè)備的采購制作更換贏得時間。結(jié)合現(xiàn)場實地勘察結(jié)果，決定采用一種耐酸堿的材料去堵漏。

3 方案實施

該方案選材是關(guān)鍵，金屬的直接淘汰，要求耐高溫耐腐蝕，決定選用被稱為“塑料王”的聚四氟乙烯簡稱四氟的材料，該材料在石油化工領(lǐng)域內(nèi)使用較為廣泛。為滿足工藝性能，必須采用空心形狀，而且要將焊口泄露的位置堵住，確定采用以圖2所示形狀。密封機理：端部溝槽內(nèi)纏滿生料帶，小錐段打入管頭內(nèi)，生料帶被壓緊用以密封管頭焊縫，現(xiàn)場試驗選取最合適的密封效果最好形式尺寸，見表1。大徑尺寸滿足兩相鄰堵錐順利進入，而且有一定的擠壓力，堵錐進入后達到最緊，密封好，敲擊完整進入后，錐端部不出現(xiàn)裂紋，最終選取與樣品三接近的尺寸。

表1

錐形四氟墊示意圖見圖2。

圖2

圖2 中其他尺寸數(shù)據(jù)：C=48.5mm，D=44.2mm，E= 42.5mm。

加工成品件見圖3，施工后效果圖見圖4。

圖3

圖4

4 實施效果

施工完成后充水試漏，起到了預(yù)想的密封效果，泄漏點由原來的柱狀泄漏，變?yōu)楦脑旌蟮膫€別密封點微弱滲水，運行介質(zhì)壓力向上，密封會更好?，F(xiàn)已運行一個月，現(xiàn)場反饋效果良好，運行正常。

5 結(jié)束語

四氟錐形密封墊在短期內(nèi)針對解決類如鈦材這種特殊材料的泄漏，不失為一種好的辦法。對待壓力容器用熱交換器管束的泄漏問題，有多種思路，也有多種解決的方式，但是，在極為苛刻的運行工況面前，修復(fù)不能解決根本問題，修的地方只能是越來越多。為了能從本質(zhì)上解決問題，還是要回到設(shè)計制造方面，同樣的裝置，按照地域不同，不僅要考慮地域環(huán)境差異、介質(zhì)本身的腐蝕性、還要考慮介質(zhì)內(nèi)所含雜質(zhì)的比例和腐蝕性，因地制宜，更好地解決問題。

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[1] 吳迪，劉振剛.高壓加熱器漏泄原因及運行中防止高加漏泄的措施[J].黑龍江科技信息，2013，（10）.

The Cause of the Problem of Leakage of Power Plant Workshop Two Ammonium Sulfate Heater Tubes Effect Analysis and Solutions

Yang Xiao-ning

At present，titanium heat exchanger leakage，no spare parts under the condition that the device to run enterprises，on-site repair imminent，but has not taken the welding repair in the field，because the titanium metal welding requirements on the environment is extremely harsh，practice has proved that this method is feasible so，in the end there is not a quick repair method，then introduces a new method-PTFE plugging method.

titanium；heat exchanger；tube；leakage；analysis；PTFE pad；plugging；scheme

X773

A

1003-6490（2017）01-0182-02

2017-01-16

楊小寧（1976—），男，陜西西安人，工程師，主要研究方向為煉化用壓力容器靜設(shè)備的制造技術(shù)及煉化裝置現(xiàn)場檢維修技術(shù)方案、新型工法的研究與探索。