列管式換熱器泄漏處理方式及技術(shù)改進(jìn)

潘緒磊

（重慶建峰化肥有限公司，重慶 408601）

0 引言

換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中必備的設(shè)備，其運(yùn)行情況嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行，泄漏時有發(fā)生且無法避免。目前，應(yīng)用最廣泛的列管式換熱器主要由殼體、管板、管束、封頭、折流擋板等組成，通過間壁進(jìn)行熱交換，既保證了熱量的交換，也隔絕了介質(zhì)間的接觸。但是，泄漏不僅會污染工藝系統(tǒng)，影響生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，還直接威脅其他設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以快速有效處理泄漏問題至關(guān)重要。

1 泄漏原因

列管泄漏和管板泄漏是列管換熱器泄漏主要表現(xiàn)形式，其中列管泄漏發(fā)生頻率較高。泄漏原因：①介質(zhì)沖刷；②應(yīng)力腐蝕；③管子周期性振動；④結(jié)垢或介質(zhì)腐蝕；⑤管道材料不良等，統(tǒng)一表現(xiàn)就是列管破裂，失去換熱能力。

2 處理方式及改進(jìn)措施

列管泄漏發(fā)生以后必須盡快處理，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性及設(shè)備的安全性。

2.1 堅持運(yùn)行或停車檢修

列管換熱器由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、制作工藝及造價、使用介質(zhì)等原因，在工業(yè)生產(chǎn)中一般是單臺使用，沒有備用設(shè)備。所以根據(jù)泄漏情況及工藝生產(chǎn)要求：輕微泄漏且生產(chǎn)緊張，堅持運(yùn)行直至裝置消缺或大修期間處理，期間應(yīng)密切監(jiān)控泄漏情況，并作出應(yīng)急預(yù)案；如果是嚴(yán)重泄漏，應(yīng)立即停車檢修處理。如果有備用設(shè)備可以切換檢修。

2.2 查找泄漏列管

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)手段有3個方法。

（1）目視或內(nèi)窺鏡檢查。列管破損部位可以通過肉眼或儀器直觀檢查到，但有明顯局限性，不能觀察到足夠的距離，不能對管束內(nèi)列管外壁進(jìn)行有效檢查，且需要足夠的時間和耐心，所以更適合于對已知的泄漏點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)觀察，幫助分析泄漏原因。

（2）渦流檢測。渦流檢測是指利用電磁感應(yīng)原理，檢測評定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測方法，現(xiàn)在已成為列管檢測的主要手段之一。通過檢測數(shù)據(jù)可以確實(shí)列管泄漏部位及數(shù)量，準(zhǔn)確率高且時間較短，但是需要專業(yè)儀器及人員，費(fèi)用較高。

（3）氣密性試驗(yàn)。主要有氨滲透和充水試漏：在殼側(cè)加入氣氨或脫鹽水，并保持一定壓力，觀察列管口覆蓋的浸有酚酞指示劑的紙張顏色變化或是否有水流出，以確定泄漏列管部位及數(shù)量。該方法能快速有效地確定泄漏情況，但對十分輕微的泄漏點(diǎn)的查找效果并不理想。

2.3 泄漏列管處理方法

（1）堵管。加工堵頭將泄漏列管兩端進(jìn)行封堵，也可以根據(jù)檢測數(shù)據(jù)及泄漏原因進(jìn)行預(yù)防性堵管，即對壁厚減薄或容易發(fā)生泄漏的列管進(jìn)行堵管，操作簡便實(shí)用性強(qiáng)，適用于所有類型性的列管換熱器。但同時換熱面積及效率降低，根據(jù)設(shè)備設(shè)計及生產(chǎn)負(fù)荷情況堵管比例（一般達(dá)到10%以上）更換列管或設(shè)備。

（2）換管。采購?fù)灰?guī)格的列管，對泄漏列管進(jìn)行更換，以保證設(shè)備的性能。這個方法有較強(qiáng)的技術(shù)要求且費(fèi)用較高，而且不適用于U形管式換熱器。

（3）更新。根據(jù)換熱面積、泄漏原因、設(shè)計制作等問題，有針對性地對設(shè)備進(jìn)行局部或整體更新。

2.4 技術(shù)改進(jìn)及效果

為了盡快恢復(fù)生產(chǎn)，經(jīng)常采用的處理方式有：焊接鍥形堵頭、非焊接式鍥形堵頭、快速堵頭。其中非焊接式鍥形堵頭使用軟硬適中有一定錐度的楔形金屬材料，用手槍式射堵頭工具將其打入泄漏列管，最大可產(chǎn)生10 MPa壓力，能夠快速有效進(jìn)行堵管[1]。但該方法使列管有一定的損傷變形，對需要進(jìn)行下一步換管或需要恢復(fù)預(yù)防性堵管的工作是很大阻礙，因此根據(jù)檢修經(jīng)驗(yàn)及理論計算，對該方式進(jìn)行了改進(jìn)。

采用防腐性好、硬度適中、耐溫且有自潤滑性的聚四氟乙烯棒料，加工成小端0.7D、大端1.2D，錐度1∶7的錐形堵頭。用榔頭將堵頭垂直打入列管內(nèi)部。進(jìn)入過程中，堵頭受到擠壓，由于錐度較小，達(dá)到一定壓縮量的情況下，堵頭后端多余部分會被剪掉。由于自潤滑及彈性作用，堵頭能很好地與列管內(nèi)壁貼合，保證密封性（圖1）。

經(jīng)過簡單計算，摩擦力公式為F=μ×FN。其中，F(xiàn) 為靜摩擦力，單位N；μ為摩擦因數(shù)，查相關(guān)資料聚四氟乙烯與鋼的摩擦因數(shù)為0.04；FN為壓力，根據(jù)受力過程，可看作單位面積上的抗壓強(qiáng)度，查相關(guān)資料聚四氟乙烯在（-50～200）℃壓縮量5%的情況下，最小抗壓強(qiáng)度為3.3 MPa。

圖1 堵管示意

所以，單位面積的最小靜摩擦力F1=0.04×33.65=1.346 kg。根據(jù)PS1=F1S2，其中，P為列管內(nèi)外壓差，S1為列管截面積，F(xiàn)1為單位面積上的最小靜摩擦力，S2為堵頭與列管的接觸面積。

通過計算過程及結(jié)果，堵頭能夠承受的壓差于堵頭的有效長度及管內(nèi)徑成正比，理論上分析聚四氟乙烯快速堵頭是可行。在檢修過程中同時對低溫低壓設(shè)備進(jìn)行了堵管試驗(yàn)，經(jīng)過一個周期的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行良好，未發(fā)生堵頭脫落、再次泄漏等問題，用實(shí)踐證實(shí)了其可行性。但是，由于壓差溫度原因，高中壓設(shè)備并不適用（圖2、圖3）。

3 小結(jié)

圖2 泄漏堵管

圖3 預(yù)防性堵管

換熱器的長期穩(wěn)定運(yùn)行是安全生產(chǎn)的重要保障。通過對換熱器列管泄露問題的一系列分析、檢測及處理，能準(zhǔn)確查找漏點(diǎn)并快速有效地檢修，恢復(fù)生產(chǎn)。同時，要保證工藝運(yùn)行及開停車過程中操作的穩(wěn)定性，避免壓力溫度波動對設(shè)備造成的不良影響。還應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場巡檢力度，密切關(guān)注設(shè)備本身及關(guān)聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。