摘要：本文分析討論江蘇新化某生產(chǎn)裝置中板式換熱器泄漏原因，并提供了相應(yīng)的改進(jìn)方案和預(yù)防措施，以確保該生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：板式換熱器； 泄漏； 腐蝕

引言

板式換熱器具有傳熱效率高、占地面積小、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在化工生產(chǎn)被廣泛使用[1]在裝置實(shí)際運(yùn)行情況和檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)很多板式換熱器出現(xiàn)不同程度的泄漏情況，不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，而且污染大氣、危害工人身體健康。本文主要根據(jù)常見(jiàn)板式換熱器的泄漏原因，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)板式換熱器泄漏原因進(jìn)行分析討論，提出解決改進(jìn)方案。

1.板式換熱器常見(jiàn)的泄漏原因分析

板式換熱器應(yīng)用越來(lái)越廣泛，針對(duì)常見(jiàn)的泄漏問(wèn)題，分析其主要原因有：板片腐蝕穿透、板片有裂紋、板片變形大、夾緊螺栓緊固不均勻和密封墊片問(wèn)題等，具體失效形式可能由如下情況造成：

1.1.由于水質(zhì)不達(dá)標(biāo)加上水處理設(shè)備運(yùn)行不當(dāng)，且冷熱介質(zhì)溫差，易在板式換熱器板片表面形成積垢（碳化物、二氧化硅垢層），從而引起導(dǎo)熱不良、換熱效果降低，嚴(yán)重的將產(chǎn)生的局部點(diǎn)蝕穿孔泄漏；

1.2.在板式換熱器密封墊片槽底或板片封閉流道的角孔墊片外側(cè)等縫隙處，會(huì)造成介質(zhì)的滯留，由于滯留介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性而導(dǎo)致在此處產(chǎn)生的縫隙腐蝕泄漏；

1.3.板式換熱器板片在制作壓制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定殘余內(nèi)應(yīng)力，若與介質(zhì)中的一定濃度的鹵素離子（如氯離子等離子）或H2S長(zhǎng)時(shí)間的接觸可能引起板片應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；

1.4.板式換熱器不銹鋼板片在焊接過(guò)程中造成晶間腐蝕；

1.5.板式換熱器板片選材不當(dāng)或使用期過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)了允許使用壽命造成泄漏；

1.6.安裝或拆卸清洗的時(shí)候夾緊螺栓緊固不均勻，造成墊片、板片錯(cuò)位而泄漏；

1.7.安裝墊片時(shí)，墊片上和墊片槽內(nèi)有砂子、油污、鐵屑和焊劑等雜物，造成密封面破壞而泄漏；

2.板式換熱器泄漏情況實(shí)例分析

根據(jù)板式換熱器常見(jiàn)的泄漏原因，結(jié)合實(shí)際裝置中板式換熱器的泄漏情況（觀(guān)察泄漏處情況和查看泄漏板式換熱器壓力試驗(yàn)結(jié)果）和使用工況進(jìn)行討論，分析泄漏原因，提出改進(jìn)建議。

2.1.使用工況介紹

本例裝置中為全焊型板式換熱器主要材質(zhì)為不銹鋼316L，換熱面積為180㎡，用于精餾塔塔頂氣相冷凝，冷介質(zhì)為工藝循環(huán)水，水溫8～20℃；熱介質(zhì)為精餾塔塔頂氣相，介質(zhì)特性為易燃、易爆、低腐蝕，碳鋼與不銹鋼耐受性良好，熱介質(zhì)進(jìn)口溫度120℃，操作狀態(tài)為連續(xù)精餾。

2.2.使用情況描述

該板式換熱器，在使用不久后，換熱效果明顯降低。并且發(fā)生內(nèi)部泄漏，換熱器底板出現(xiàn)明顯的腐蝕，拆開(kāi)后觀(guān)察泄漏處情況和觀(guān)察壓力試驗(yàn)后泄漏處情況有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

2.2.1.冷介質(zhì)流程整體結(jié)垢嚴(yán)重，尤其是出口部位部分流道結(jié)垢堵死；

2.2.2.冷介質(zhì)流程進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)經(jīng)試壓后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口端無(wú)泄露點(diǎn)，泄露點(diǎn)主要均集中存在于出口端，且泄露點(diǎn)分布于液體分界線(xiàn)以上部分；

2.2.3.焊接接頭（焊縫）處無(wú)泄漏，泄漏點(diǎn)集中分布于近焊縫端母材上成不規(guī)則點(diǎn)狀分布；

2.3.泄漏原因分析

2.3.1.板式換熱器結(jié)垢嚴(yán)重，因板式換熱器使用地點(diǎn)靠近沿海，地處鹽堿地，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，循環(huán)水中鹽分可能較高，可能含有超標(biāo)的氯離子，鈣化鹽，污泥微顆粒等成分，而且系統(tǒng)中水處理不夠，由于熱介質(zhì)進(jìn)口溫度高，造成循環(huán)水在熱介質(zhì)進(jìn)口處迅速被加熱，屬于有利于結(jié)垢環(huán)境，經(jīng)使用后迅速結(jié)垢使流道變小或者堵死流道，冷介質(zhì)由于流道變小，通量減小，換熱面積減小，換熱效果也大大降低，出口管箱出現(xiàn)汽液混合，在一定時(shí)間內(nèi)汽體無(wú)法排出，出現(xiàn)汽液兩腔，在分界液面上出現(xiàn)汽液混合腐蝕層；

2.3.2.由于板式換熱器使用的冷卻水水質(zhì)較差，水中氯離子等含量較高，迫使不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能降低，容易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕，進(jìn)而造成板片腐蝕穿孔或板片有裂紋，最終造成該板式換熱器泄漏；

2.3.3.結(jié)合壓力試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，冷介質(zhì)進(jìn)口（熱介質(zhì)出口端）無(wú)泄漏點(diǎn)，而泄漏點(diǎn)主要集中在冷介質(zhì)出口端（熱介質(zhì)進(jìn)口端），故判斷板式換熱器的選材、設(shè)備制造安裝焊縫質(zhì)量和密封墊片問(wèn)題不是造成泄漏的原因；

2.3.4.由于熱介質(zhì)進(jìn)口溫度高，成氣相進(jìn)入，在與冷介質(zhì)間壁換熱時(shí)，冷介質(zhì)與板壁接觸部分存在氣蝕的物理?xiàng)l件，也不排除氣蝕原因造成的腐蝕。

綜上所述并結(jié)合造成板式換熱器泄漏常見(jiàn)原因，總結(jié)出造成該板式換熱器泄漏主要原因是由于水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致板式換熱器出口側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重，進(jìn)而造成腐蝕泄漏。

2.4.改進(jìn)方案

根據(jù)以上分析，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)和預(yù)防。

2.4.1.由于水質(zhì)不達(dá)標(biāo)是造成板式換熱器發(fā)生泄漏的根本原因，故運(yùn)行中需嚴(yán)把水質(zhì)關(guān)，對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的水質(zhì)加強(qiáng)過(guò)濾（需定期清理過(guò)濾器）并進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，控制相關(guān)離子的含量，合格后方可進(jìn)入換熱系統(tǒng)；

2.4.2.裝置中是全焊型板式換熱器，結(jié)垢后清洗不便，可根據(jù)相關(guān)的工藝條件，部分符合工藝條件的可選擇可拆式板式換熱器替代，以方便清洗；然而可拆式板式換熱器最薄弱的環(huán)節(jié)就是密封墊片，所以墊片要選擇結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠的密封墊片，并在安裝使用檢修過(guò)程中防治[2]；

2.4.3.對(duì)裝置中的每臺(tái)板式換熱器進(jìn)行工況分析，對(duì)容易造成板式換熱器泄漏的工況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整或者選擇其他型式的換熱器替代（如管殼式換熱器或列管式換熱器等）；

2.4.4.針對(duì)每臺(tái)板式換熱器的不同工況，制定出不同的預(yù)防措施。

3.結(jié)束語(yǔ)：

經(jīng)過(guò)改進(jìn)之后，現(xiàn)場(chǎng)板式換熱器泄漏現(xiàn)象已大大降低，減少了檢修維護(hù)費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本，確保裝置生產(chǎn)正常進(jìn)行。隨著板式換熱器被廣泛應(yīng)用于石油化工、食品、機(jī)械、冶金和船舶等領(lǐng)域，為了保證板式換熱器的正常運(yùn)行，了解常見(jiàn)板式換熱器泄漏原因，制定有效的防治措施，顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 左愛(ài)武 肖駿 AS系統(tǒng)板式換熱器泄漏原因分析及對(duì)策[J].武鋼技術(shù)，2010，48（1）：43-44

[2] 王剛 板式換熱器泄漏原因分析和防護(hù)措施[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008，10：95-96