换热器管束失效分析方法与应用研究

【摘要】：换热器在石油化工、盐化工、煤化工以及热电厂等工业系统中的使用量非常大。在生产过程中由于换热器管束接触的介质较复杂，往往具有高压（2500MPa）、高温（近1000℃）、强腐蚀、高流速等特点，因此常出现腐蚀泄漏和冲刷泄漏。各种腐蚀和泄漏都有着直接或间接的关系。 管束是换热器中最容易损坏的部件之一。管束失效的主要形式有管子开裂泄露、传热能力下降、流体输送动力增加和产生噪音等几种。分析其原因，存在以下三种诱导因素：腐蚀、振动和结垢。本文基于换热器管束失效原因、失效形式、腐蚀机理的基本理论，结合失效分析的基本理论、分析思路、分析程序，设计换热器管束失效分析的思路及程序。并按照此思路对不锈钢管束换热器和碳钢管束换热器的失效实例进行了分析。 对于不锈钢管束换热器的失效分析，应用了解体检查分析、金相组织分析、成分能谱分析的方法。通过分析发现，E-106不锈钢管束换热器管体泄漏的腐蚀因素主要来源于管外的介质。管体外壁处检测出微裂纹证实换热器管束的腐蚀开裂机理主要为：管外含Cl离子介质在管板附近高应力区造成的应力腐蚀。并针对失效原因提出了建议措施。 对碳钢管束换热器的失效分析按照管体内外壁沉淀物检测分析、管体内外壁腐蚀状况检测分析、管体材质金相组织检测分析及管体内壁涂层状态检测分析的思路进行。通过分析发现，E1117A和E1117B碳钢管束换热器腐蚀类型主要有三种，一种为管体外壁的均匀腐蚀；另二种为管体内壁的点蚀和垢下腐蚀。其中，管体内壁的点蚀造成了管体泄漏。换热器泄漏的主要原因为管体内壁涂层存在质量问题而导致管体内壁发生点蚀穿孔。并针对失效原因提出了建议措施。 通过本文的理论研究与应用实例分析，对指导实际生产中换热器管束的失效分析与预防因腐蚀引起的事故发生，具有一定的工程应用价值。