(一)循環水系統換熱器的檢修
化工裝置中用于循環水系統的管殼換熱器,大部分是殼程走冷卻水的低壓換熱器,其使用周期和循環水的水質穩定息息相關,由于循環水系統較大,從涼水塔經泵分流到化工裝置中各化工單元。例如:大型壓縮機組的段間冷卻,潤滑油系統的回油冷卻等,所以這些冷卻水在龐大的循環過程中,不斷被蒸發而濃縮,無形中水里的污垢增多,微生物和菌藻類趨于生長,這樣,造成了循環水具有較強的腐蝕性,給換熱器安全可靠的運行帶來了危險,所以必須搞好循環水的水質和運行條件,才能保證換熱器設備的完好。因此,在工廠每次停車大修后的開車,對循環水系統進行沖洗和預膜,沖洗的目的是把污垢和雜質從管路清洗干凈;預膜的目的是用緩蝕劑在潔凈的金屬管道和光滑的換熱器內表面上預先生成一層薄而致密的保護膜,使換熱器在運行中不被循環水腐蝕,一般應在循環水清洗后立即進行系統的預膜處理。
如果在循環水中選擇了適合的水質穩定配方,換熱器一般是良好的。平時的日常維護和監測應觀察和調整好以下循環水系統水的工藝指標。
1.溫度
溫度是換熱器運行中的主要控制指標,從換熱器進出口流體溫度變化的情況可分析換熱器的換熱效果,判斷換熱器傳熱效率的高低,主要在傳熱系數上,傳熱系數低其效率也低,由進出口的溫差可決定對換熱器進行檢查和清洗。
2.壓力
換熱器列管若結垢較嚴重,則阻力增大,壓差增大,所以日常對換熱器的進出口壓差進行測定和檢驗,特別對高壓流體的換熱器更要特別重視,如果列管泄漏,高壓流體一定向低壓側泄漏,造成低壓側壓力上升較快,甚至超壓。所以必須解體檢修或堵管。
3.振動
換熱器內的流體流速一般較高,由于流體的脈沖和流動都會造成換熱管的振動,或者整個設備振動,但最危險的是在工藝開車過程中,提壓或加負荷較快,很容易引起換熱管振動,特別是在隔板處,管子振動的頻率較高,容易把管剪切斷,造成斷管泄漏,遇到這種情況必須停機解體檢查檢修換熱器。
(二)損壞形式和檢修技術
1.化工裝置中的換熱器損壞常見的是腐蝕,腐蝕的部位主要在管子、管子與管板連接處、殼體。
(1)管子的腐蝕
如管內走的是有腐蝕性流體介質,長期沖刷和運行,將造成管子的全部減薄,這就需要對該換熱器定期進行渦流探傷測厚,計算年腐蝕率,進行必要的更換。另一種是局部腐蝕,特別在管子入口端的40~50cm處的管端腐蝕,這與流體在死角處產生渦流擾動有關。
每次檢修必須對此處進行檢查和測厚,發現腐蝕嚴重時,必須用金屬材料進行修補。
(2)管子與管板連接處的腐蝕
管子與管板的連接常采用焊接、脹接或者是先脹后焊或者是先焊后脹。由于脹接、焊接應力的存在,很容易在管板、脹焊區內發生裂紋,大多呈環向鋸齒狀。
(3)殼體的腐蝕
換熱器殼體的腐蝕,一般發生在焊接部位,再者是當折流板的材質和殼體不同時,折流板和殼體的接觸部位也極易產生電化學腐蝕,把殼體腐蝕穿孔。
2.檢修技術
換熱器的檢修比較簡單,主要是根據運行中出現的問題,列出檢修項目有針對性地修復。
(1)堵管
換熱器管子泄漏,一般采用堵管方法。首先解體換熱器的封頭,采用充水、充氣或用液氨滲透的辦法檢查泄漏的管子部位,然后加工管子堵頭,一般加工成有錐度的楔狀堵頭,有的是堵后焊接。根據管子在管板上布置的形式,堵后不應焊接,因為焊接時,管子局部受熱,很容易使周圍的管子和管板處也受熱,從而對管子有一種拉脫的作用,造成周圍的列管也松動,開車后,很可能泄漏。現在采用的辦法是用手槍式射堵頭工具,一次最大可產生10MPa的壓力,把堵頭打到泄漏的管子上,待有機會可把堵頭拿掉,更換新管子。
堵管時,一定把材質選好,原則上堵頭應和管子是相同的材料,防止產生電化學腐蝕。
(2)防腐蝕
防腐蝕主要是對換熱器的管子,一般配制好防腐蝕的液體,讓換熱管粘取部分使之在管壁上形成很薄的防護膜,起到防腐蝕的作用。實踐證明,這種措施,可延長換熱器2倍的壽命,在化工企業中被廣泛地推廣使用。
(3)清洗
換熱器在循環水系統中,由于所處的位置不同,盡管設計時考慮了系統的各種阻力,可能因為水量的隨時調節不及時,造成標高位置較高,管子末端的換熱器超溫結垢,必須進行清洗,清洗前首先取垢樣進行分析,找出結垢的原因,合理地在循環水中加藥穩定水質。
過去常采用化學清洗的辦法,現場需要重新配管,比較花費時間。現在大多采用高壓水沖洗的辦法,對不同的換熱器采用不同的旋轉水槍頭,可以是剛性的,也可以是撓性的,壓力從10MPa至200MPa自由調節。高壓水沖洗換熱器效果較好。
(4)換管
對于固定管板式換熱器,堵管多了影響到傳熱面積,必須進行換管,首先利用拔管專用工具將泄漏的管子拔出。需要說明的是拔管專用工具有各種不同的型式,例如:液壓推進式、螺紋拉力式。在檢修中不管用什么型式的拔管器,但必須保證管板的完整,不許破壞管板上的脹管槽和周圍的換熱管。
管子拔出后,對管板孔、折流板孔進行清理,測量管板孔和折流板的中心線是否偏斜,然后進行穿管,并用丙酮、酒精清理好管板的脹焊部位,換管后的焊接一定用氬弧焊,保證管板的不變形。管板上管孔直徑的允許偏差見表1。
表1 管板管孔偏差/mm
對換熱器的換管要求還應注意到管材的硬度應比管板的硬度小,大約相差HB30左右,否則要在管端150~200mm內進行退火處理。
對換熱管的脹接部位不應有縱向劃痕和凹坑,但允許有深度不超過0.1mm的環向溝槽,對管束較長的管子可以接管,但接管處的對接焊口不應大于管徑的10%,否則不容易通過折流板孔。而對于U形管可以有兩道焊口,兩道焊口的距離不應小于300mm,對接焊縫應平滑,對口錯邊量不應超過管子壁厚的15%,接管的不直度以能順利穿管為準,對U形管應做0.85倍的內徑通球試驗,換管應做單管的水壓試驗,試驗壓力應為管程設計壓力的2倍。
換管后應嚴格按照管子固定的程序執行,特別是機械滾脹,嚴格控制脹管器滾柱的壓力。
機械脹管的工作原理比較簡單,它是利用脹管器滾柱的壓力,使管子端部管壁金屬受到擠壓,管子被脹開,待管子外壁與管板孔接觸后,其壓力就通過管子傳遞到管孔壁上,使管孔壁的金屬產生了變形,由于管子的材料比管板軟,所以管子變形較大,超過了彈性變形而產生了永久變形(塑性變形),而管孔只產生彈性變形。當抽出脹管器后,管板孔金屬變形即消失,并恢復到原來狀態,而管子的永久變形不會消失,由于管孔壁彈性收縮,將管子脹開部分緊緊壓住,達到管子與管板貼合緊密的要求。為防止管子從管孔中拉脫出來,必須使脹管器將管子伸出部分翻成喇叭口的形狀。
3.換熱器的檢修
化工裝置中換熱器運行一個周期后,換熱能力下降,熱阻力增大,管子也因多次開停受到熱脹冷縮發生變形而泄漏,管子也因銹蝕、腐蝕等缺陷需要檢查清洗。
換熱器的檢修一般在檢修前做水壓試驗,檢查管子、管板、殼體泄漏狀況,并做好記錄,按照檢修方案處理。
(1)小修內容
a.拆卸換熱器兩端封頭或管箱。
b.清洗、清掃管子內表面和殼體異物。并檢查換熱器兩端蓋、管箱的腐蝕、銹蝕、裂紋、砂眼等缺陷。
c.對管束和殼體進行試壓和試漏。
d.檢查螺栓及保溫、防腐。
e.進行局部測厚。
(2)中修內容
a.包括小修內容。
b.抽出管束清理、清掃、清洗,并檢查換熱管的變形和彎曲情況。
c.檢查隔板和拉桿螺栓的腐蝕及銹蝕情況。
d.檢查換熱器各密封面情況,表面不應有劃痕、凹坑和點蝕。
(3)大修內容
a.包括中、小修內容。
b.全面檢查換熱器的運行情況,并對管板與管子焊接處進行著色檢驗。