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了解換熱器維修技巧並避免高昂的代價

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了解換熱器維修技巧並避免高昂的代價

發布日期:2020-12-31 作者: 點擊:

在許多關鍵過程中都使用換熱器來保護其他有價值的製造設備,優化能耗並降低相關的運營成本。正確選擇,安裝和維護的換熱器可以幫助提高流體係統的可靠性和效率。石家莊換熱器維修人員表示,當換熱器發生故障時,可能導致昂貴的停機時間。

兩種常見的換熱器故障(可以避免)都是:機械故障,包括蒸汽或水錘,熱疲勞和凍結。與循環液發生化學相互作用而導致的化學腐蝕。本文將回顧管殼式換熱器中可能出現的操作問題,並介紹為防止此類問題可以采取的糾正措施。

機械故障的原因

工業管殼式換熱器的機械故障有七種不同形式:

金屬腐蝕。

蒸汽或水錘。

振動。

熱疲勞。

凍結。

熱膨脹。

失去冷卻水。

金屬侵蝕

換熱器的殼體或管子一側的流體速度過大會隨著管道金屬的磨損而造成破壞性侵蝕。如果已經存在腐蝕,則可以加速腐蝕。腐蝕有可能去除管材的保護膜,使新鮮金屬受到進一步侵蝕。

容易腐蝕的區域是U型換熱器的U形彎頭和所有管殼式換熱器的管道入口。當來自噴嘴的過量高速流體在進入換熱器時被分成許多較小的流時,進入管的區域會遭受材料損失。當在管子的入口區域出現過大的速度時,通常會產生馬蹄形的腐蝕圖案。

可以采取幾個步驟來更大程度地減少金屬腐蝕的風險。管道和入口噴嘴中的更大推薦速度是許多變量的函數,包括管道材料,處理的流體和溫度。鋼,不鏽鋼和銅鎳合金等材料比銅具有更高的管速。在可行的情況下,保持在這些速度以下將有助於更大程度地減少金屬腐蝕。

由於潮濕的高速氣體(例如蒸汽)的撞擊,可能會在管子外部產生腐蝕問題。濕氣撞擊是通過使入口噴嘴尺寸過大或在入口噴嘴中放置撞擊擋板來控製的。

可以通過以下方法建立典型的殼側噴嘴速度極限,以防止在管子外部發生衝蝕:

密度x速度2 = 1500

其中密度以磅/立方英尺(lbm/ft3)為單位,速度是殼噴嘴的速度以英尺/秒(ft/sec)為單位。

蒸汽或水錘

由液體突然或迅速加速或減速引起的壓力波動或衝擊波會引起蒸汽或水錘。測得的壓力波動高達20,000psi,該壓力足以使換熱器中的管道破裂或塌陷。

在水或蒸汽加熱應用中,破壞性的壓力波動會導致冷卻水流動中斷。然後,停滯的冷卻水被加熱到沸點以上,從而產生蒸汽,水流的恢複導致蒸汽突然凝結,從而產生破壞性的壓力波動或水錘。

為避免蒸汽或水錘的危險,在向換熱器施加熱量之前,應始終先啟動冷卻水流。調節控製閥也比流體流量控製閥更好,後者會突然打開或關閉並引起水錘。如果在殼體或管子中處理可冷凝流體,則真空斷路器的排氣孔可幫助防止因冷凝物積聚而造成的蒸汽錘損壞。

安裝尺寸合適的疏水閥和回油管可以防止冷凝水在殼體中積聚,從而有助於防止蒸汽錘擊。工廠管理人員還應確保管路與冷凝水接收器或冷凝水回流泵連接。

振動

在可能的情況下,不應將換熱器放置在空氣壓縮機或機械冷卻器等設備附近,因為這些機器的過度振動會導致管道故障。可以看出,由於振動引起的換熱器故障的跡象是疲勞應力裂紋或與擋板接觸點處的管道腐蝕。

要解決殼側流動引起的振動,需要進行複雜的設計分析,並得到換熱器製造商的支持。避免過大的殼側流體速度可防止破壞管中的振動,並防止帶有擋板的支撐點處的切割動作。速度引起的振動還會通過在折流板接觸點或U形彎曲區域對管道進行工作硬化直到出現疲勞裂紋而導致疲勞失效。

熱膨脹和循環

河北換熱器維修人員表示,與反複的熱循環或膨脹相關的累積應力會導致管子失效。采用U型管的管適合熱膨脹和循環,因為管束可以在殼體內膨脹和收縮。采用直管固定管板設計時,管路固定在兩個管板之間,並且無法膨脹或收縮。

隨著管子長度上的溫差增加,這個問題變得更加嚴重。溫度差會導致管彎曲,從而產生應力,該應力會相加作用,直到超過材料的拉伸強度為止。然後,管子破裂。裂紋通常在管子周圍徑向延伸,並經常導致斷裂。在其他情況下,裂紋發生在管道的中途,並沿管道縱向延伸。由流體的熱膨脹引起的故障在蒸汽加熱的交換器中常見。

為了防止由於熱膨脹和循環而導致的故障,可以在加熱的流體係統中安裝安全閥。還建議提供一些吸收流體膨脹的方法。例如,在加熱的流體係統中安裝儲罐可防止安全閥定期排放。(如果可能,應避免定期閥門排放,因為這會導致係統流體損失,並給閥門造成不必要的負擔。)這些設備安裝在換熱器和任何截止閥或控製閥之間。

河北換熱器維修

設備凍結

在溫度降至設備內流體的凝固點以下的任何換熱器中都可能發生凍結失敗。典型的凍結原因是:

無法提供熱保護。

熱保護控製係統或加熱保護裝置故障。

機組排水不當,冬季停工。

防凍液濃度不足。

確保換熱器在Z佳工作溫度下運行是避免結冰的主要解決方案,同時還要確保設定冷卻器設置並使其正常工作。另外,在冬季應注意確保設備在關閉之前已充分排水。

冷卻水損失

壓縮空氣冷卻器和氣體冷卻器在開始熱氣流之前始終應提供冷卻液。如果沒有足夠的冷卻液供應,高的氣體溫度會使管路熔化或扭曲。應使用溫度驅動的調節控製閥來調節冷卻液流量。

腐蝕如何導致換熱器故障

由於化學腐蝕引起的故障是由於換熱器材料與循環通過換熱器的流體之間的複雜化學相互作用以及許多其他係統控製引起的。化學誘導腐蝕失效的常見類型包括:

一般腐蝕。

點蝕。

應力腐蝕。

脫鋅。

電腐蝕。

縫隙腐蝕。

冷凝水開槽。

全麵腐蝕

這種腐蝕的特征是,管,管板或殼體受到相對均勻的腐蝕。可能沒有證據表明發生了腐蝕。

相當穩定的侵略條件會產生這種類型的攻擊。低pH值(小於7)加上二氧化碳或氧氣都會對銅產生腐蝕。由於二氧化碳對銅管內部的侵蝕,管上可能會出現藍色或藍綠色。各種化學物質(例如酸)也會產生這種類型的金屬損失。

選擇一種對環境具有足夠耐腐蝕性的材料,以及使用適當的處理化學品,可以Z大限度地延長換熱器的使用壽命。

點腐蝕

黑色金屬和有色金屬都經常發生局部點蝕。它是由坑內外氧濃度差異所建立的電化學勢所致。通常,這被稱為濃縮池。缺氧坑用作陽極,未保護的金屬表麵用作陰極。可能會出現少量凹坑;但是,任何凹坑都可能導致換熱器故障。

點蝕可能發生在沒有流量且環境適合濃縮池堆積的停機期間。劃痕,汙垢或水垢沉積,表麵缺陷,保護性水垢層破裂,金屬表麵膜破裂和材料-顆粒邊界條件會進一步增強點蝕的敏感性。

為了幫助防止點蝕,保證施工材料適當選擇。正確清潔換熱器並準備使其處於停機狀態。

應力腐蝕

石家莊板式換熱器維修人員表示,這種腐蝕形式會侵蝕應力區域中的材料-顆粒邊界。換熱器管通常具有可避免的和不可避免的殘餘應力。這些應力是在製造過程中對管進行拉伸或成形,形成U形彎曲或將管擴展為管板的結果。這種腐蝕的失效形式為沿著應力線和材料-晶粒邊界的細小裂紋。

氯離子會在不鏽鋼管上引起應力腐蝕,而氨氣會在銅管或銅合金管上引起應力腐蝕開裂。

將管壁溫度保持在115℉(45℃)以下可防止在氯離子濃度高達50 ppm的應用中出現應力腐蝕開裂問題。(但是請記住,管壁溫度須根據Z高而不是平均流體溫度來計算。)關於氨引起的開裂,銅鎳合金具有良好的抗應力腐蝕開裂性。它們應用於氨濃度低的場合。

脫鋅作用

脫鋅會產生一個多孔表麵,在該表麵中化學去除了鋅。銅鋅合金(銅含量低於85%的銅)與停滯的溶液或氧氣和二氧化碳含量高的水接觸時,就會發生脫鋅現象。隨著溫度升高或pH值降低到7以下,效果趨於加速。

使用鋅含量較低的黃銅或含有錫或砷的黃銅來抑製化學作用可以防止脫鋅。也可以通過控製引起問題的環境來避免這種情況,即避免與停滯的溶液或氧氣和二氧化碳含量高的水接觸。

電腐蝕

當不同種類的金屬在電解質(例如酸性水)的存在下結合時,會發生電化腐蝕。通常,它會在較少的貴金屬上產生較高的反應速率,從而使其迅速腐蝕。組合在一起的金屬產生電腐蝕的可能性較小。

縫隙腐蝕

這種類型的腐蝕源自擋板和管之間的隱蔽區域和隱蔽區域或周圍,或者是在鬆動的水垢或灰塵下。形成局部電池,並且所產生的腐蝕表現為具有局部凹坑的金屬損失。這通常給人以侵蝕正在發生的印象。須存在相對停滯的條件才能發生縫隙腐蝕。通常可以通過確保速度足以防止停滯或固體堆積來控製縫隙腐蝕。

冷凝水開槽

冷凝水開槽發生在蒸汽-水換熱器管的外部,特別是在U型彎管區域。當冷凝水從小孔中的管道中排出時,可以通過在管道中切出不規則的凹槽或通道來識別。由於幹區和濕區之間的電勢差,腐蝕單元通常在濕區中形成。冷凝水須堅硬才能開槽,當冷凝水從管道中排出時,會磨損掉保護氧化膜。

通常可以通過控製冷凝液的pH值和溶解的氣體,並通過清潔管束的外表麵以去除妨礙均勻潤濕的油,來減少冷凝液的開槽。 


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