一、管子与管板的连接失效

　　根据冷却器使用条件的不同,管子与管板的连接接头形式可分为胀接、焊接和胀焊并用三种。接头形式不同,失效形式也有差异。

　　胀接

　　1.机械胀接

　　这种连接易使换热管产生过胀或欠胀,换热管内壁易产生加工硬化,换热管与管板的连接处在其整个连接的长度上应力分布不均匀。在温差变化和应力的作用下,只要有微小的加工缺陷,如管孔纵向划痕,腐蚀介质的微量侵入就会使换热管与管板的连接失效。若发现不及时,壳程冷却水渗入管程后,会引起大片管子与管板的连接失效,此时修复就比较困难。

　　2.液压胀接

　　液压胀接时管子不易产生过胀,胀接部位不产生窜动,管子与管板连接处在整个长度上的应力分布是均匀的。根据液压胀接原理及GB151-1999规定,为保证胀接时管板与管束连接的可靠性,胀接时管板应开槽,槽间距和槽宽为8～9mm。这样,就使得管子与管板之间的胀接面积相对减少,管板的厚度必须加大才能保证连接可靠。而且,液压胀接对管孔及开槽的精度要求特别严格。由于管板孔加工是大批量生产,必须保证100%无缺陷才行。失效后若采用胀管修复,由于腐蚀凹坑的存在,易再次失效。

　　焊接接头

　　开槽,槽间距和槽宽为8～9mm。这样,就使得管子与管板之间的胀接面积相对减少,管板的厚度必须加大才能保证连接可靠。而且,液压胀接对管孔及开槽的精度要求特别严格。由于管板孔加工是大批量生产,必须保证100%无缺陷才行。失效后若采用胀管修复,由于腐蚀凹坑的存在,易再次失效。

　　这种连接方式实现了焊接和胀接的优势互补,具备抗反复热冲击及腐蚀、提高接头的抗疲劳性能和消除间隙腐蚀等优点。但是,胀焊并用时操作要求高,一般用于操作条件比较苛刻的场合。目前对常规的冷却器通常采用贴胀 强度焊的模式;而重要的或使用条件苛刻的冷却器则要求采用强度胀 强度焊的模式。

　　二、管束失效

　　1.管束腐蚀和腐蚀失效

　　冷却器的失效大多数是由腐蚀引起的。较常见的腐蚀部位是管子,其受腐蚀的主要原因有:流体为腐蚀性介质;管内壁有异物积累而发生局部腐蚀;污垢腐蚀;管内物料流速过大而发生磨蚀,流速过小则异物易附着管壁,造成电位差而导致腐蚀等。解决措施:合理选材,选择对介质适应的材料;定期清洗管束;在流体中加入缓蚀剂;选择适当流速;在流体入口设置过滤装置和缓冲结构等。

　　2.传热能力下降

　　在冷却器运行过程中,若工作介质(水)的硬度较高,或流体中含有颗粒物、悬浮物,冷却水中有藻类、细菌、泥沙等,都会导致管束内、外壁严重结垢。随着污垢层的增厚,传热热阻很快增大,严重时污垢将会使工作介质的流道阻塞,从而导致换热能力迅速降低。解决措施:充分掌握易污部位、致污物质及污垢程度等有关情况,进行定期检查;当流体很容易结垢时,必须采用容易检查、拆卸和清理的设备或结构。

　　3.列管式冷却器

　　为了强化壳程传热和减小结垢,常采用提高壳程流体流速的方法。但壳程流体流速的提高往往导致管束的诱导振动,冷却器频繁开停也会导致管束的诱导振动。列管式冷却器制造时,为了使管束安装方便,隔板上的孔内径比列管外径大,这就不可避免地产生管子与隔板孔边缘反复碰撞的现象。当管子材料硬度低于隔板材料硬度时,这种碰撞的结果就使得管子被磨损甚至被割断,较终使管束失效。

　　对于在线运行的冷却器,当出入口的条件稳定时,由振动产生的管磨损速率也是一定的。振动磨损率随管子与隔板孔之间间隙的增加而增加,间隙与磨损率随时间增长而增大;同时,振动磨损量随管子振动频率及振幅的增加而增加,振动磨损量的增加使得管子管壁变薄,当壁厚无法满足强度要求时,就会出现泄漏现象。解决措施:在管壁磨损到较小壁厚前,将隔板平移一定距离,一般为20～30mm,使得磨损在新的位置上重新开始。通常,对于冷却器的隔板如果条件允许,可以移位 3～4次,这样就大大延长了管束的使用寿命。此外,在流体入口前设置缓冲板,减少脉冲;适当缩短折流板间距,增大管壁厚度和折流板厚度;折流板上的管孔与管子采用紧密配合,间隙不要过大;相邻支撑板管孔有一定的偏心距等,都可有效消除流体诱导振动。

　　4.U形管式冷却器

　　对于奥氏体不锈钢管束,由于换热管冷弯时的塑性变形,在U形管弯管处外缘存在着较大的残余拉应力,同时U形管下直管段及弯管处存在着较大的因温差产生的拉应力,因此,U形管束在某些区域具备了产生应力腐蚀的必要条件之一(构件处于拉应力状态)。

　　从管束的工作环境来看,一般水中的氯离子浓度小于0.1ppm,表面上看来并不具备产生应力腐蚀的条件,但是考虑到水被不断蒸发,其氯离子浓度会不断增加,这就存在了产生应力腐蚀的可能性。经验告诉小仙女视频直播,奥氏体不锈钢在含有2ppm的氯化物的水溶液中,在温度小于200℃的条件下,即会发生应力开裂。因此管束具备了产生应力腐蚀的另一个必要条件。当材料处于拉应力情况下,又与腐蚀介质相接触时,经过一段时间后,材料内部的微裂纹在拉应力及腐蚀介质的双重作用下扩展,并发展到整个断面,从而引起应力腐蚀开裂。

　　对于因应力腐蚀开裂引起的管束失效,有如下几种预防及解决措施:通过热处理消除和减少拉应力;设计中选用低于临界应力腐蚀破裂强度的应力值;改进设计结构,避免应力集中;管束表面施加压应力;采用电化学保护、涂料或缓蚀剂等;采用对应力腐蚀不敏感的材料,如0Cr18Ni12Mo2Ti。
更多详情请咨询：http://www.cnhuanreqi.com