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        列管式換熱器泄漏處理方式及技術(shù)改進(jìn)

        2018-03-12 01:15:58潘緒磊
        設(shè)備管理與維修 2018年17期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備檢測(cè)

        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(shí)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(huì)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(dòng);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(jiān)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(jià)、使用介質(zhì)等原因,在工業(yè)生產(chǎn)中一般是單臺(tái)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(jiān)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(gè)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(duì)管束內(nèi)列管外壁進(jìn)行有效檢查,且需要足夠的時(shí)間和耐心,所以更適合于對(duì)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(cè)。渦流檢測(cè)是指利用電磁感應(yīng)原理,檢測(cè)評(píng)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(cè)方法,現(xiàn)在已成為列管檢測(cè)的主要手段之一。通過檢測(cè)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(shí)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(duì)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(cè)數(shù)據(jù)及泄漏原因進(jìn)行預(yù)防性堵管,即對(duì)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(shí)換熱面積及效率降低,根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)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(duì)泄漏列管進(jìn)行更換,以保證設(shè)備的性能。這個(gè)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(jì)制作等問題,有針對(duì)性地對(duì)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(duì)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(jì)算,對(duì)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(huì)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(jì)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(jì)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(shí)對(duì)低溫低壓設(shè)備進(jìn)行了堵管試驗(yàn),經(jīng)過一個(gè)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(duì)換熱器列管泄露問題的一系列分析、檢測(cè)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(shí),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(dòng)對(duì)設(shè)備造成的不良影響。還應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)處理。

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