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，并提出了相應的防治措施。
    [關鍵詞]換熱器管束；密封面；泄漏；防治
    [中圖分類號]TQ 051.5[文獻標識碼]B[文章編號]1003-5095(2010）05-0061-02
    在裝置運行和檢修過程中，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，也有設備的先天不足，還有施工習慣、質量控制等方面的缺陷。本文討論的重點是通過加強對制造、安裝、檢修質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度脹、強度焊、脹焊結合3種方式。強度脹如無過大的振動、溫度變化和應力腐蝕，是比較理想的連接方式，但由于其工序復雜，對管束端部表面質量、硬度、管板的機加工精度、脹管經(jīng)驗要求很高，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，新制作的芯子在進行水壓實驗時從強度焊縫處泄漏是常有的事。同時，只進行強度焊接的芯子，管束與管孔之間存在著深且窄的間隙，焊縫在間隙內有很大的焊接殘余應力，而且間隙中會積聚大量的Cl-，又處于貧氧狀態(tài)，很容易產生縫隙腐蝕和應力腐蝕而出現(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、管束的表面質量、硬度及脹管經(jīng)驗的要求，又消除了間隙，從而消除縫隙腐蝕和間隙內的應力腐蝕。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，后來對其進行了更新，新芯子采用強度焊加貼脹的方式，從使用情況看運行周期明顯提高。
    1.2管束的腐蝕泄漏
    1.2.1腐蝕泄漏的主要原因
    （1）管束質量缺陷。管束表面往往存在著一些缺陷，如細小的砂眼、重皮、凹坑、局部擦傷等，這些缺陷可導致腐蝕的加強，容易產生泄漏。在制造管束的過程中，對管束的表面質量重視不夠，認為只要試壓不漏就行，實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)，導致縫隙腐蝕的產生。管孔外的銳角未去掉，穿管時會刮傷管束。另外，管孔不合適會造成管束的振動破壞。
    （3）吊裝時鋼絲繩對管束防腐層的破壞作用。在運輸、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生。
    （4）檢修時吹掃、清洗、試壓的負作用。檢修時都是用蒸汽吹掃，用新鮮水清洗芯子和試壓，而且試壓從上水到放水經(jīng)歷的時間很長，結束后又不按要求吹干，這就會導致水分的增加，為腐蝕性介質的充分電離創(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，會加劇腐蝕反應的進行；氧含量的增加，氧對碳鋼芯子腐蝕起著很大的促進作用。水、腐蝕性介質、氧氣的共同作用，使其腐蝕速度遠高于水、氧含量低時的腐蝕速度。這就是“檢修負效應”產生的主要原因。
    1.2.2防治腐蝕泄漏應采取的措施
    （1）嚴把材料關，對每根管子都要嚴格檢查。有重皮、凹坑、劃痕等缺陷的管子要堅決剔除。（2）加工折流板或支持板的管孔時，應盡量以標準上限為宜，同時應確保安裝時的同心度，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，芯子在防腐槽內應多翻轉幾下，保證各個部位都能做好防腐層。（3）吊裝時所用的鋼絲繩上應纏繞軟質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)用蒸汽吹掃后應立即用壓縮風再吹掃一次。芯子清洗完、換熱器試壓完后應立即通風干燥，盡量減少換熱器與水的接觸時間。
    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，在腐蝕介質作用下迅速腐蝕破壞。后來對管束進行了更新，嚴格按上述措施對其質量進行控制，結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。纏繞墊質量達不到要求，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、殼體變形或內部有雜物等都會造成密封面的不平行。其結果是墊片一側緊另一側松，從而造成泄漏。（3）密封面有缺陷，如徑向劃痕、麻點等，是造成靜密封泄漏的另一原因。（4）沒及時進行必要的熱緊。對溫度、壓力較高的法蘭密封面若不進行有效的熱緊，一旦出現(xiàn)泄漏很難緊住。有些換熱器泄漏時發(fā)現(xiàn)螺栓好象沒緊過一樣，這是沒有進行熱緊造成的。
    2.2防治措施
    (1)嚴把墊片質量關。對有損傷，硬度、精度、尺寸不合格的墊片堅決不用，并要根據(jù)具體情況合理選擇墊片的種類。(2)確保芯子的安裝質量。芯子的管板與管束的垂直度的正負偏差＜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或更換。(4)對溫度、壓力較高的法蘭密封面必須進行及時有效的熱緊。
    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行了認真檢查，發(fā)現(xiàn)管箱密封面存在腐蝕缺陷。技術人員組織對有缺陷的密封面進行了修補，有效地解決了兩臺換熱器的泄漏問題。
    3·結束語
    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)象還時有發(fā)生，還要進一步分析和采取相應的防治措施，把換熱器泄漏率降到最低水平。