王昱龍，梁志敏，喬永利

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600）

換熱器是將一種流體（通常是液體）從一端傳送到另一端的設(shè)備。換熱器主要由殼體、管板、管束、折流板、管程和殼程組成。在殼程中設(shè)有隔板，用以分隔兩種流體。折流板是換熱器的核心部件，其主要作用是將流體分成兩股或多股，以便于換熱。管束是換熱器殼體中的主要部分，通過(guò)它可以將殼體內(nèi)的熱量傳遞給流體，并對(duì)流體進(jìn)行加熱或冷卻。由于換熱器在設(shè)計(jì)上具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及易于維修等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為石油化工行業(yè)中廣泛使用的傳熱設(shè)備之一。下面對(duì)某丙烯腈裝置中換熱器檢修技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 換熱器腐蝕情況

在對(duì)某丙烯腈裝置中的換熱器進(jìn)行檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在大量的腐蝕泄漏情況，并且在換熱器的管板和管束上均有不同程度的腐蝕。其中，管板和管束上的腐蝕主要集中在換熱器管板的外側(cè)。從該換熱器換熱管板上發(fā)現(xiàn)的腐蝕情況可以看出，管板內(nèi)側(cè)有大量的白色結(jié)垢，并在管板內(nèi)側(cè)形成了一層腐蝕產(chǎn)物膜，這就證明了換熱器管板內(nèi)側(cè)存在著嚴(yán)重的腐蝕。而管板外側(cè)的腐蝕產(chǎn)物層也較為疏松，其主要是由碳、硅等元素組成。這就表明，在該換熱器運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)部發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕泄漏。為了進(jìn)一步分析換熱器內(nèi)部存在嚴(yán)重的腐蝕泄漏情況的原因，對(duì)該裝置中換熱器內(nèi)部進(jìn)行了取樣分析。經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，換熱器內(nèi)部存在著較為嚴(yán)重的腐蝕泄漏情況，主要是由于該裝置中使用的原料丙烯腈具有強(qiáng)腐蝕性。當(dāng)丙烯腈裝置生產(chǎn)過(guò)程中遇到了某些特殊條件時(shí)（例如，原料丙烯腈在加氫精制時(shí)溫度較高），便會(huì)使得原料中含有較多的強(qiáng)腐蝕性成分。而在這些強(qiáng)腐蝕性成分進(jìn)入換熱器內(nèi)部后，會(huì)對(duì)換熱器內(nèi)部產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕。在對(duì)該丙烯腈裝置中換熱器內(nèi)部進(jìn)行取樣分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，其管板內(nèi)側(cè)存在較為嚴(yán)重的腐蝕情況。從換熱器管板內(nèi)側(cè)可以看到大量白色結(jié)垢物質(zhì)層，并且其腐蝕程度較大。從這些物質(zhì)中還可以看到有大量類似碳和硅等元素組成的化合物存在。這些化合物主要是由碳、硅、氧、氮等元素組成。而從管板外側(cè)取樣分析結(jié)果可以看出，換熱器管板內(nèi)側(cè)存在較為嚴(yán)重的腐蝕情況，且其腐蝕程度也較大，這就說(shuō)明了換熱器內(nèi)部存在較為嚴(yán)重的腐蝕泄漏情況。

2 換熱器材質(zhì)分析

（1）根據(jù)該換熱器的使用環(huán)境和工況，分析其材質(zhì)，可以發(fā)現(xiàn)在該換熱器的管箱內(nèi)壁、接管外壁以及殼體內(nèi)壁均存在不同程度的腐蝕。而對(duì)于換熱器的管箱和接管外壁，其腐蝕情況要比內(nèi)壁嚴(yán)重得多，因此可以確定該換熱器材質(zhì)為18-8Ni4Mo3Ti，屬于一種中碳鋼材料。

（2）根據(jù)《GB/T3087—2015石油化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)》規(guī)定：在腐蝕介質(zhì)中工作的設(shè)備和管道，其材料應(yīng)滿足最低腐蝕要求。從該換熱器管箱的腐蝕情況來(lái)看，其主要是因?yàn)楣芟鋬?nèi)壁和接管外壁存在腐蝕導(dǎo)致。從該換熱器的材質(zhì)來(lái)看，在化學(xué)介質(zhì)中工作的設(shè)備和管道，其材料不能滿足最低腐蝕要求。

（3）從換熱器管箱和接管外壁腐蝕情況來(lái)看，其主要是由于在該換熱器使用過(guò)程中存在較高的溫度和壓力導(dǎo)致。在該換熱器管箱中，溫度最高可達(dá)到650℃左右，最高壓力可達(dá)到15MPa左右。因此，當(dāng)設(shè)備在使用過(guò)程中，由于溫度和壓力的升高會(huì)導(dǎo)致管箱中產(chǎn)生大量的蒸汽、水蒸氣以及其他有害氣體，從而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽腐蝕。并且隨著壓力的升高，也會(huì)導(dǎo)致管箱內(nèi)壁及接管外壁產(chǎn)生較嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕。

（4）根據(jù)《GB/T3087—2015石油化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)》規(guī)定：換熱器應(yīng)在制造過(guò)程中的溫度、壓力、介質(zhì)、腐蝕介質(zhì)等因素。當(dāng)管箱內(nèi)壁及接管外壁出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕性介質(zhì)時(shí)，管箱和接管外壁很容易出現(xiàn)較大程度上的應(yīng)力腐蝕。

（5）根據(jù)《GB/T3087—2015石油化工設(shè)備防腐》規(guī)定：換熱器管箱和接管外壁應(yīng)設(shè)置焊接保護(hù)層。由于換熱器中存在大量的低溫介質(zhì)以及蒸汽等有害氣體，如果在焊接保護(hù)層后不進(jìn)行及時(shí)的清洗，那么就會(huì)導(dǎo)致管箱和接管外壁出現(xiàn)較嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕。另外，當(dāng)換熱器管箱或接管外壁發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時(shí)，由于受到了較大的應(yīng)力作用，很容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。所以，為了防止該換熱器管箱和接管外壁出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)地進(jìn)行清洗和拆卸。

3 換熱器拆卸方案

（1）首先檢查換熱器的基本情況，包括殼程和管束的連接方式、管束的材質(zhì)、管子的數(shù)量以及管子的布置形式等。（2）清洗換熱器。對(duì)換熱器進(jìn)行全面的清洗，保證換熱器內(nèi)沒(méi)有雜物。首先用水沖洗，再用壓縮空氣吹掃干凈。然后根據(jù)換熱器內(nèi)部的實(shí)際情況，將換熱器分為若干個(gè)部位，先清洗管束和管板，然后依次清洗管程和殼程。（3）對(duì)換熱器進(jìn)行除銹處理。首先使用壓縮空氣對(duì)換熱器進(jìn)行全面除銹處理，然后再將除銹后的材料按照一定的比例調(diào)和，涂抹在已清理干凈的管束和殼程上。（4）焊接新管和管板。把已經(jīng)裝配好的新管管板連接在一起，在管束上涂抹一層焊劑，然后用電焊將管子固定在管板上，再對(duì)焊接部位進(jìn)行打磨處理。把已經(jīng)組裝好的舊管和管板從換熱器內(nèi)全部拆卸出來(lái)，然后進(jìn)行檢查確認(rèn)后再將其放回原位，最后在拆下來(lái)的舊管和管板上涂抹一層新焊劑，對(duì)其進(jìn)行固定處理。（5）拆卸換熱器內(nèi)其他零部件，并按順序?qū)⑵浞呕卦弧?/p>

3.1 對(duì)換熱器內(nèi)的各部件進(jìn)行檢查

（1）檢查換熱器的進(jìn)出口法蘭是否存在泄漏現(xiàn)象，如有泄漏需要及時(shí)更換密封墊或密封圈，防止泄漏點(diǎn)擴(kuò)大，造成事故。（2）檢查換熱器的各接管與管板的連接是否嚴(yán)密，如果有泄漏現(xiàn)象，則需要將管子和管板全部拆下來(lái)進(jìn)行檢查。（3）檢查換熱器內(nèi)的管束是否存在損壞、裂紋等現(xiàn)象，如果有應(yīng)及時(shí)更換。（4）檢查換熱器內(nèi)各換熱管之間的距離是否合理，如果不合理，需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。（5）檢查各殼程管束與管板之間是否存在泄漏情況。

3.2 對(duì)換熱器進(jìn)行清洗和除銹處理

（1）使用高壓水槍對(duì)換熱器內(nèi)部的換熱管和管板進(jìn)行沖洗，保證管內(nèi)沒(méi)有雜物。（2）使用壓縮空氣對(duì)換熱器的內(nèi)部進(jìn)行清洗，重點(diǎn)清洗換熱器管束內(nèi)部和殼程內(nèi)部，并使用壓縮空氣將管內(nèi)吹掃干凈。（3）使用噴砂機(jī)對(duì)換熱器的管束和管板進(jìn)行除銹處理，對(duì)已經(jīng)完成的除銹工作進(jìn)行檢查，確認(rèn)沒(méi)有遺留問(wèn)題后方可進(jìn)行下一步工作。（4）使用噴砂機(jī)對(duì)換熱器內(nèi)的殼程進(jìn)行除銹處理，重點(diǎn)清潔換熱器的殼程。（5）使用高壓水槍對(duì)換熱器的殼程進(jìn)行沖洗，并對(duì)殼程內(nèi)的污垢、雜物和油污等雜質(zhì)進(jìn)行徹底清理。（6）使用高壓水槍對(duì)換熱器內(nèi)的管束和管板進(jìn)行清洗，并對(duì)換熱器的管束和管板等設(shè)備進(jìn)行除銹處理。

4 換熱器修復(fù)工藝

（1）換熱器的表面處理。拆卸換熱器的過(guò)程中，需要注意不能對(duì)換熱器的表面進(jìn)行磕碰，以免對(duì)換熱器造成二次損傷。對(duì)換熱器表面進(jìn)行清洗，使用無(wú)水乙醇或丙酮等清洗劑將表面的油污、銹跡清洗干凈。（2）根據(jù)換熱器的泄漏情況，制定合理的焊接工藝。首先將泄漏處打磨平整，然后用丙酮進(jìn)行清洗。焊接前，要將接頭部位預(yù)熱到150℃以上。在焊接過(guò)程中，要隨時(shí)檢查焊縫的溫度，注意不要讓焊接材料產(chǎn)生過(guò)高的溫度，以免影響焊縫金屬的力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)。（3）換熱器焊縫處涂敷金屬防護(hù)涂層。用丙酮將焊縫處徹底清洗干凈，然后用無(wú)水乙醇或丙酮等清洗劑將焊縫處擦洗干凈，使表面干燥。如果無(wú)法擦拭干凈，可以在焊縫處涂敷金屬防護(hù)涂層。（4）換熱器焊后進(jìn)行熱處理。在完成焊接工作后，要對(duì)換熱器進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度要根據(jù)不同材質(zhì)確定，一般為250～300℃。熱處理主要是為了保證焊接材料在焊接后能夠擁有一個(gè)較高的機(jī)械性能和物理性能。熱處理過(guò)程中，要隨時(shí)檢查焊縫的溫度變化情況及焊口溫度情況，防止因?yàn)闇囟冗^(guò)高或過(guò)低而造成焊縫開(kāi)裂。（5）換熱器焊后進(jìn)行打磨。在完成上述工序后，就可以對(duì)換熱器進(jìn)行打磨處理了。如果管程和殼程之間發(fā)生泄漏現(xiàn)象時(shí)，可以將兩部分管子分別進(jìn)行打磨處理。打磨完后，需要對(duì)換熱器進(jìn)行清洗工作，清洗時(shí)要注意清理干凈各部件表面殘留的焊料和銹層。

5 現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)過(guò)程

（1）首先對(duì)泄漏部位進(jìn)行打磨處理，并用無(wú)水乙醇清洗干凈，同時(shí)將管板表面的油污清理干凈。（2）使用磨光機(jī)對(duì)泄漏部位進(jìn)行打磨處理，以保證表面粗糙度。同時(shí)根據(jù)不同的材料特性選擇相應(yīng)的材料作為待修復(fù)部位的涂層。對(duì)于不銹鋼材質(zhì)，考慮到其抗腐蝕性較好，可直接使用不銹鋼材料進(jìn)行修復(fù)，但對(duì)于不銹鋼與陶瓷材質(zhì)的換熱器，建議使用有機(jī)硅材料進(jìn)行涂層保護(hù)。（3）使用無(wú)水乙醇將打磨后的部位清洗干凈并晾干。（4）根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式選擇合適的索雷碳納米聚合物材料，按照比例調(diào)和均勻，并將調(diào)和好的材料涂抹在泄漏部位。（5）調(diào)和均勻后，將調(diào)和好的材料涂抹在泄漏部位表面，厚度控制在0.5mm左右。（6）將修復(fù)部位用無(wú)水乙醇清洗干凈并晾干后，在表面刷涂SD7000脫模劑。對(duì)于陶瓷材質(zhì)的換熱器，建議使用無(wú)水乙醇清洗干凈后，使用無(wú)水乙醇清洗后并晾干。（7）根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式選擇合適的工具進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于不銹鋼材質(zhì)換熱器，建議使用砂紙對(duì)泄漏部位進(jìn)行打磨處理；對(duì)于不銹鋼材質(zhì)換熱器，建議使用無(wú)水乙醇對(duì)泄漏部位進(jìn)行清洗干凈并晾干；對(duì)于陶瓷材質(zhì)換熱器，建議使用砂紙對(duì)泄漏部位進(jìn)行打磨處理。（8）在安裝到位后，先進(jìn)行試壓試驗(yàn)，當(dāng)泄漏壓力達(dá)到1.5MPa時(shí)即可安裝換熱器。安裝過(guò)程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行安裝，嚴(yán)禁超溫、超壓、超電流等操作，確保設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定。（9）當(dāng)試壓合格后，即可開(kāi)啟換熱器閥門(mén)對(duì)換熱器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行加熱升溫至所需溫度。（10）將溫度調(diào)節(jié)至工藝要求后即可投入生產(chǎn)運(yùn)行。同時(shí)對(duì)換熱器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行降溫處理，直至介質(zhì)溫度降到工藝要求溫度以下即可停機(jī)。（11）設(shè)備停機(jī)后對(duì)換熱器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行全面清理并將泄漏部位清理干凈后方可打開(kāi)閥門(mén)投入生產(chǎn)運(yùn)行。（12）換熱器投入生產(chǎn)運(yùn)行后要加強(qiáng)對(duì)其運(yùn)行情況的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。如果發(fā)現(xiàn)換熱器內(nèi)介質(zhì)泄漏嚴(yán)重，要及時(shí)向相關(guān)人員匯報(bào)情況并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。（13）在整個(gè)檢修過(guò)程中要嚴(yán)格按照操作規(guī)程及技術(shù)要求進(jìn)行操作，不能因?yàn)闄z修而影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。（14）現(xiàn)場(chǎng)檢修完畢后，要對(duì)整個(gè)換熱設(shè)備進(jìn)行全面檢查并對(duì)修復(fù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)丙烯腈裝置中換熱器進(jìn)行了檢修技術(shù)解析，在對(duì)換熱器的檢修過(guò)程中，首先，要根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定科學(xué)合理的檢修方案。其次，要合理使用材料，由于換熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材質(zhì)多樣、并且其應(yīng)用環(huán)境較為惡劣，因此，在使用材料時(shí)，一定要注意對(duì)材料性能進(jìn)行合理選擇。最后，在檢修過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，以保證檢修質(zhì)量。