換熱器泄漏原因分析及對策

                                      換熱器泄漏原因分析及對策
                                                  顧天杰
                   （中國海油惠州煉油分公司，廣東惠州516086）
    [摘要]對洛陽石化生產(chǎn)裝置中換熱器的腐蝕泄漏、磨損泄漏、靜密封泄漏在制造、安裝、檢修方面的原因做了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。
    [關(guān)鍵詞]換熱器管束；密封面；泄漏；防治
    [中圖分類號]TQ 051.5[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B[文章編號]1003-5095(2010）05-0061-02
    在裝置運(yùn)行和檢修過程中，換熱器泄漏是經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。就泄漏產(chǎn)生的形態(tài)而言，主要有腐蝕泄漏、磨損泄漏、靜密封失效泄漏。原因有工藝方面的問題，也有設(shè)備的先天不足，還有施工習(xí)慣、質(zhì)量控制等方面的缺陷。本文討論的重點(diǎn)是通過加強(qiáng)對制造、安裝、檢修質(zhì)量的控制來防止泄漏。
    1·換熱器芯子的泄漏
    1.1管束與管板連接焊縫的泄漏
    管束與管板間的連接有強(qiáng)度脹、強(qiáng)度焊、脹焊結(jié)合3種方式。強(qiáng)度脹如無過大的振動、溫度變化和應(yīng)力腐蝕，是比較理想的連接方式，但由于其工序復(fù)雜，對管束端部表面質(zhì)量、硬度、管板的機(jī)加工精度、脹管經(jīng)驗(yàn)要求很高，因此絕大部分芯子都是焊接方式。但該方式存在著不足：管束與管板的強(qiáng)度焊縫都是焊一遍，很容易出現(xiàn)焊接缺陷，因此，新制作的芯子在進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)從強(qiáng)度焊縫處泄漏是常有的事。同時(shí)，只進(jìn)行強(qiáng)度焊接的芯子，管束與管孔之間存在著深且窄的間隙，焊縫在間隙內(nèi)有很大的焊接殘余應(yīng)力，而且間隙中會積聚大量的Cl-，又處于貧氧狀態(tài)，很容易產(chǎn)生縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕而出現(xiàn)腐蝕泄漏。
    解決這種腐蝕泄漏的辦法是采用強(qiáng)度焊加貼脹的方式，既可降低對管孔的加工精度、管束的表面質(zhì)量、硬度及脹管經(jīng)驗(yàn)的要求，又消除了間隙，從而消除縫隙腐蝕和間隙內(nèi)的應(yīng)力腐蝕。例如，洛陽石化常減壓車間的常頂換熱器H 1001，在前幾年經(jīng)常發(fā)生焊縫腐蝕穿孔泄漏，后來對其進(jìn)行了更新，新芯子采用強(qiáng)度焊加貼脹的方式，從使用情況看運(yùn)行周期明顯提高。
    1.2管束的腐蝕泄漏
    1.2.1腐蝕泄漏的主要原因
    （1）管束質(zhì)量缺陷。管束表面往往存在著一些缺陷，如細(xì)小的砂眼、重皮、凹坑、局部擦傷等，這些缺陷可導(dǎo)致腐蝕的加強(qiáng)，容易產(chǎn)生泄漏。在制造管束的過程中，對管束的表面質(zhì)量重視不夠，認(rèn)為只要試壓不漏就行，實(shí)際上管束表面的這些缺陷往往是管束腐蝕泄漏的根源。
    （2）折流板或支持板的負(fù)作用。主要表現(xiàn)在其管孔不合適或與管板間相互對中不好時(shí)會局部擠壓管束。使受擠壓處的防腐層難以涂上，如果由于外因而折流板或支持板相對于管束稍有錯(cuò)動，未防腐的部分就會裸露出來，從而加速管束的腐蝕。而且該處容易藏污納垢，形成小的滯流區(qū)，導(dǎo)致縫隙腐蝕的產(chǎn)生。管孔外的銳角未去掉，穿管時(shí)會刮傷管束。另外，管孔不合適會造成管束的振動破壞。
    （3）吊裝時(shí)鋼絲繩對管束防腐層的破壞作用。在運(yùn)輸、安裝過程中，采用的吊裝工具幾乎都是鋼絲繩，由于其硬度高，很容易將管束的防腐層破壞，這也會造成腐蝕的產(chǎn)生。
    （4）檢修時(shí)吹掃、清洗、試壓的負(fù)作用。檢修時(shí)都是用蒸汽吹掃，用新鮮水清洗芯子和試壓，而且試壓從上水到放水經(jīng)歷的時(shí)間很長，結(jié)束后又不按要求吹干，這就會導(dǎo)致水分的增加，為腐蝕性介質(zhì)的充分電離創(chuàng)造了條件；Cl-含量的增加，它們與管束中吸附的Cl-及H2S共同作用，會加劇腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行；氧含量的增加，氧對碳鋼芯子腐蝕起著很大的促進(jìn)作用。水、腐蝕性介質(zhì)、氧氣的共同作用，使其腐蝕速度遠(yuǎn)高于水、氧含量低時(shí)的腐蝕速度。這就是“檢修負(fù)效應(yīng)”產(chǎn)生的主要原因。
    1.2.2防治腐蝕泄漏應(yīng)采取的措施
    （1）嚴(yán)把材料關(guān)，對每根管子都要嚴(yán)格檢查。有重皮、凹坑、劃痕等缺陷的管子要堅(jiān)決剔除。（2）加工折流板或支持板的管孔時(shí)，應(yīng)盡量以標(biāo)準(zhǔn)上限為宜，同時(shí)應(yīng)確保安裝時(shí)的同心度，使管子能夠順暢地穿入，不留防腐死角。但管孔不能太大，否則會造成振動的加劇。另外，芯子在防腐槽內(nèi)應(yīng)多翻轉(zhuǎn)幾下，保證各個(gè)部位都能做好防腐層。（3）吊裝時(shí)所用的鋼絲繩上應(yīng)纏繞軟質(zhì)材料或芯子與鋼絲繩接觸部位加軟的墊層。（4）完善吹掃、清洗、試壓工序。系統(tǒng)用蒸汽吹掃后應(yīng)立即用壓縮風(fēng)再吹掃一次。芯子清洗完、換熱器試壓完后應(yīng)立即通風(fēng)干燥，盡量減少換熱器與水的接觸時(shí)間。
    洛陽石化二催化車間換熱器E 1205，在2007年發(fā)生泄漏，泄漏部位主要集中在折流板位置的換熱管上。究其原因有二：一是該部位防腐未處理好；二是管束在使用時(shí)振動太大，換熱管與折流板劇烈摩擦，破壞了該部位的防腐層，在腐蝕介質(zhì)作用下迅速腐蝕破壞。后來對管束進(jìn)行了更新，嚴(yán)格按上述措施對其質(zhì)量進(jìn)行控制，結(jié)果延長了管束的使用壽命。
    2·換熱器靜密封的泄漏
    換熱器靜密封泄漏主要集中在小浮頭、管箱及外頭蓋，影響較大的是小浮頭的泄漏。
    2.1靜密封泄漏的原因
    （1）墊片的種類和質(zhì)量有問題。洛陽石化所采用的墊片主要是石墨纏繞墊，對中小直徑、溫度和壓力較低的換熱器來說，其效果還是可以的。但對直徑較大的換熱器，其效果較差。纏繞墊質(zhì)量達(dá)不到要求，金屬墊硬度、加工精度、尺寸偏差不合格等是造成靜密封泄漏的主要原因。（2）密封面不平行。換熱器芯子的管束與管板不垂直、殼體變形或內(nèi)部有雜物等都會造成密封面的不平行。其結(jié)果是墊片一側(cè)緊另一側(cè)松，從而造成泄漏。（3）密封面有缺陷，如徑向劃痕、麻點(diǎn)等，是造成靜密封泄漏的另一原因。（4）沒及時(shí)進(jìn)行必要的熱緊。對溫度、壓力較高的法蘭密封面若不進(jìn)行有效的熱緊，一旦出現(xiàn)泄漏很難緊住。有些換熱器泄漏時(shí)發(fā)現(xiàn)螺栓好象沒緊過一樣，這是沒有進(jìn)行熱緊造成的。
    2.2防治措施
    (1)嚴(yán)把墊片質(zhì)量關(guān)。對有損傷，硬度、精度、尺寸不合格的墊片堅(jiān)決不用，并要根據(jù)具體情況合理選擇墊片的種類。(2)確保芯子的安裝質(zhì)量。芯子的管板與管束的垂直度的正負(fù)偏差＜1 mm。墊片要放正，螺栓要對稱均勻把緊。(3)對有缺陷的法蘭密封面要加以修補(bǔ)或更換。(4)對溫度、壓力較高的法蘭密封面必須進(jìn)行及時(shí)有效的熱緊。
    洛陽石化三聯(lián)合車間換熱器E 3102和E 3105，在2009年5月份發(fā)生泄漏，拆卸后對密封面和墊片進(jìn)行了認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)管箱密封面存在腐蝕缺陷。技術(shù)人員組織對有缺陷的密封面進(jìn)行了修補(bǔ)，有效地解決了兩臺換熱器的泄漏問題。
    3·結(jié)束語
    洛陽石化在近幾年的換熱器制造安裝和裝置停工大檢修中，針對換熱器不同部位的泄漏采取了大量的防治措施，取得了良好的效果和效益。但換熱器泄漏的現(xiàn)象還時(shí)有發(fā)生，還要進(jìn)一步分析和采取相應(yīng)的防治措施，把換熱器泄漏率降到最低水平。