在許多關(guān)鍵過程中都使用換熱器來保護(hù)其他有價值的制造設(shè)備，優(yōu)化能耗并降低相關(guān)的運(yùn)營成本。正確選擇，安裝和維護(hù)的換熱器可以幫助提高流體系統(tǒng)的可靠性和效率。石家莊換熱器維修人員表示，當(dāng)換熱器發(fā)生故障時，可能導(dǎo)致昂貴的停機(jī)時間。

兩種常見的換熱器故障（可以避免）都是：機(jī)械故障，包括蒸汽或水錘，熱疲勞和凍結(jié)。與循環(huán)液發(fā)生化學(xué)相互作用而導(dǎo)致的化學(xué)腐蝕。本文將回顧管殼式換熱器中可能出現(xiàn)的操作問題，并介紹為防止此類問題可以采取的糾正措施。

機(jī)械故障的原因

工業(yè)管殼式換熱器的機(jī)械故障有七種不同形式：

金屬腐蝕。

蒸汽或水錘。

振動。

熱疲勞。

凍結(jié)。

熱膨脹。

失去冷卻水。

金屬侵蝕

換熱器的殼體或管子一側(cè)的流體速度過大會隨著管道金屬的磨損而造成破壞性侵蝕。如果已經(jīng)存在腐蝕，則可以加速腐蝕。腐蝕有可能去除管材的保護(hù)膜，使新鮮金屬受到進(jìn)一步侵蝕。

容易腐蝕的區(qū)域是U型換熱器的U形彎頭和所有管殼式換熱器的管道入口。當(dāng)來自噴嘴的過量高速流體在進(jìn)入換熱器時被分成許多較小的流時，進(jìn)入管的區(qū)域會遭受材料損失。當(dāng)在管子的入口區(qū)域出現(xiàn)過大的速度時，通常會產(chǎn)生馬蹄形的腐蝕圖案。

可以采取幾個步驟來更大程度地減少金屬腐蝕的風(fēng)險。管道和入口噴嘴中的更大推薦速度是許多變量的函數(shù)，包括管道材料，處理的流體和溫度。鋼，不銹鋼和銅鎳合金等材料比銅具有更高的管速。在可行的情況下，保持在這些速度以下將有助于更大程度地減少金屬腐蝕。

由于潮濕的高速氣體（例如蒸汽）的撞擊，可能會在管子外部產(chǎn)生腐蝕問題。濕氣撞擊是通過使入口噴嘴尺寸過大或在入口噴嘴中放置撞擊擋板來控制的。

可以通過以下方法建立典型的殼側(cè)噴嘴速度極限，以防止在管子外部發(fā)生沖蝕：

密度x速度2 = 1500

其中密度以磅/立方英尺（lbm/ft3）為單位，速度是殼噴嘴的速度以英尺/秒（ft/sec）為單位。

蒸汽或水錘

由液體突然或迅速加速或減速引起的壓力波動或沖擊波會引起蒸汽或水錘。測得的壓力波動高達(dá)20,000psi，該壓力足以使換熱器中的管道破裂或塌陷。

在水或蒸汽加熱應(yīng)用中，破壞性的壓力波動會導(dǎo)致冷卻水流動中斷。然后，停滯的冷卻水被加熱到沸點(diǎn)以上，從而產(chǎn)生蒸汽，水流的恢復(fù)導(dǎo)致蒸汽突然凝結(jié)，從而產(chǎn)生破壞性的壓力波動或水錘。

為避免蒸汽或水錘的危險，在向換熱器施加熱量之前，應(yīng)始終先啟動冷卻水流。調(diào)節(jié)控制閥也比流體流量控制閥更好，后者會突然打開或關(guān)閉并引起水錘。如果在殼體或管子中處理可冷凝流體，則真空斷路器的排氣孔可幫助防止因冷凝物積聚而造成的蒸汽錘損壞。

安裝尺寸合適的疏水閥和回油管可以防止冷凝水在殼體中積聚，從而有助于防止蒸汽錘擊。工廠管理人員還應(yīng)確保管路與冷凝水接收器或冷凝水回流泵連接。

振動

在可能的情況下，不應(yīng)將換熱器放置在空氣壓縮機(jī)或機(jī)械冷卻器等設(shè)備附近，因?yàn)檫@些機(jī)器的過度振動會導(dǎo)致管道故障?？梢钥闯觯捎谡駝右鸬膿Q熱器故障的跡象是疲勞應(yīng)力裂紋或與擋板接觸點(diǎn)處的管道腐蝕。

要解決殼側(cè)流動引起的振動，需要進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計分析，并得到換熱器制造商的支持。避免過大的殼側(cè)流體速度可防止破壞管中的振動，并防止帶有擋板的支撐點(diǎn)處的切割動作。速度引起的振動還會通過在折流板接觸點(diǎn)或U形彎曲區(qū)域?qū)艿肋M(jìn)行工作硬化直到出現(xiàn)疲勞裂紋而導(dǎo)致疲勞失效。

熱膨脹和循環(huán)

河北換熱器維修人員表示，與反復(fù)的熱循環(huán)或膨脹相關(guān)的累積應(yīng)力會導(dǎo)致管子失效。采用U型管的管適合熱膨脹和循環(huán)，因?yàn)楣苁梢栽跉んw內(nèi)膨脹和收縮。采用直管固定管板設(shè)計時，管路固定在兩個管板之間，并且無法膨脹或收縮。

隨著管子長度上的溫差增加，這個問題變得更加嚴(yán)重。溫度差會導(dǎo)致管彎曲，從而產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力會相加作用，直到超過材料的拉伸強(qiáng)度為止。然后，管子破裂。裂紋通常在管子周圍徑向延伸，并經(jīng)常導(dǎo)致斷裂。在其他情況下，裂紋發(fā)生在管道的中途，并沿管道縱向延伸。由流體的熱膨脹引起的故障在蒸汽加熱的交換器中常見。

為了防止由于熱膨脹和循環(huán)而導(dǎo)致的故障，可以在加熱的流體系統(tǒng)中安裝安全閥。還建議提供一些吸收流體膨脹的方法。例如，在加熱的流體系統(tǒng)中安裝儲罐可防止安全閥定期排放。（如果可能，應(yīng)避免定期閥門排放，因?yàn)檫@會導(dǎo)致系統(tǒng)流體損失，并給閥門造成不必要的負(fù)擔(dān)。）這些設(shè)備安裝在換熱器和任何截止閥或控制閥之間。

設(shè)備凍結(jié)

在溫度降至設(shè)備內(nèi)流體的凝固點(diǎn)以下的任何換熱器中都可能發(fā)生凍結(jié)失敗。典型的凍結(jié)原因是：

無法提供熱保護(hù)。

熱保護(hù)控制系統(tǒng)或加熱保護(hù)裝置故障。

機(jī)組排水不當(dāng)，冬季停工。

防凍液濃度不足。

確保換熱器在Z佳工作溫度下運(yùn)行是避免結(jié)冰的主要解決方案，同時還要確保設(shè)定冷卻器設(shè)置并使其正常工作。另外，在冬季應(yīng)注意確保設(shè)備在關(guān)閉之前已充分排水。

冷卻水損失

壓縮空氣冷卻器和氣體冷卻器在開始熱氣流之前始終應(yīng)提供冷卻液。如果沒有足夠的冷卻液供應(yīng)，高的氣體溫度會使管路熔化或扭曲。應(yīng)使用溫度驅(qū)動的調(diào)節(jié)控制閥來調(diào)節(jié)冷卻液流量。

腐蝕如何導(dǎo)致?lián)Q熱器故障

由于化學(xué)腐蝕引起的故障是由于換熱器材料與循環(huán)通過換熱器的流體之間的復(fù)雜化學(xué)相互作用以及許多其他系統(tǒng)控制引起的?；瘜W(xué)誘導(dǎo)腐蝕失效的常見類型包括：

一般腐蝕。

點(diǎn)蝕。

應(yīng)力腐蝕。

脫鋅。

電腐蝕。

縫隙腐蝕。

冷凝水開槽。

全面腐蝕

這種腐蝕的特征是，管，管板或殼體受到相對均勻的腐蝕?？赡軟]有證據(jù)表明發(fā)生了腐蝕。

相當(dāng)穩(wěn)定的侵略條件會產(chǎn)生這種類型的攻擊。低pH值（小于7）加上二氧化碳或氧氣都會對銅產(chǎn)生腐蝕。由于二氧化碳對銅管內(nèi)部的侵蝕，管上可能會出現(xiàn)藍(lán)色或藍(lán)綠色。各種化學(xué)物質(zhì)（例如酸）也會產(chǎn)生這種類型的金屬損失。

選擇一種對環(huán)境具有足夠耐腐蝕性的材料，以及使用適當(dāng)?shù)奶幚砘瘜W(xué)品，可以Z大限度地延長換熱器的使用壽命。

點(diǎn)腐蝕

黑色金屬和有色金屬都經(jīng)常發(fā)生局部點(diǎn)蝕。它是由坑內(nèi)外氧濃度差異所建立的電化學(xué)勢所致。通常，這被稱為濃縮池。缺氧坑用作陽極，未保護(hù)的金屬表面用作陰極?？赡軙霈F(xiàn)少量凹坑；但是，任何凹坑都可能導(dǎo)致?lián)Q熱器故障。

點(diǎn)蝕可能發(fā)生在沒有流量且環(huán)境適合濃縮池堆積的停機(jī)期間。劃痕，污垢或水垢沉積，表面缺陷，保護(hù)性水垢層破裂，金屬表面膜破裂和材料-顆粒邊界條件會進(jìn)一步增強(qiáng)點(diǎn)蝕的敏感性。

為了幫助防止點(diǎn)蝕，保證施工材料適當(dāng)選擇。正確清潔換熱器并準(zhǔn)備使其處于停機(jī)狀態(tài)。

應(yīng)力腐蝕

石家莊板式換熱器維修人員表示，這種腐蝕形式會侵蝕應(yīng)力區(qū)域中的材料-顆粒邊界。換熱器管通常具有可避免的和不可避免的殘余應(yīng)力。這些應(yīng)力是在制造過程中對管進(jìn)行拉伸或成形，形成U形彎曲或?qū)⒐軘U(kuò)展為管板的結(jié)果。這種腐蝕的失效形式為沿著應(yīng)力線和材料-晶粒邊界的細(xì)小裂紋。

氯離子會在不銹鋼管上引起應(yīng)力腐蝕，而氨氣會在銅管或銅合金管上引起應(yīng)力腐蝕開裂。

將管壁溫度保持在115℉（45℃）以下可防止在氯離子濃度高達(dá)50 ppm的應(yīng)用中出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂問題。（但是請記住，管壁溫度須根據(jù)Z高而不是平均流體溫度來計算。）關(guān)于氨引起的開裂，銅鎳合金具有良好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性。它們應(yīng)用于氨濃度低的場合。

脫鋅作用

脫鋅會產(chǎn)生一個多孔表面，在該表面中化學(xué)去除了鋅。銅鋅合金（銅含量低于85％的銅）與停滯的溶液或氧氣和二氧化碳含量高的水接觸時，就會發(fā)生脫鋅現(xiàn)象。隨著溫度升高或pH值降低到7以下，效果趨于加速。

使用鋅含量較低的黃銅或含有錫或砷的黃銅來抑制化學(xué)作用可以防止脫鋅。也可以通過控制引起問題的環(huán)境來避免這種情況，即避免與停滯的溶液或氧氣和二氧化碳含量高的水接觸。

電腐蝕

當(dāng)不同種類的金屬在電解質(zhì)（例如酸性水）的存在下結(jié)合時，會發(fā)生電化腐蝕。通常，它會在較少的貴金屬上產(chǎn)生較高的反應(yīng)速率，從而使其迅速腐蝕。組合在一起的金屬產(chǎn)生電腐蝕的可能性較小。

縫隙腐蝕

這種類型的腐蝕源自擋板和管之間的隱蔽區(qū)域和隱蔽區(qū)域或周圍，或者是在松動的水垢或灰塵下。形成局部電池，并且所產(chǎn)生的腐蝕表現(xiàn)為具有局部凹坑的金屬損失。這通常給人以侵蝕正在發(fā)生的印象。須存在相對停滯的條件才能發(fā)生縫隙腐蝕。通?？梢酝ㄟ^確保速度足以防止停滯或固體堆積來控制縫隙腐蝕。

冷凝水開槽

冷凝水開槽發(fā)生在蒸汽-水換熱器管的外部，特別是在U型彎管區(qū)域。當(dāng)冷凝水從小孔中的管道中排出時，可以通過在管道中切出不規(guī)則的凹槽或通道來識別。由于干區(qū)和濕區(qū)之間的電勢差，腐蝕單元通常在濕區(qū)中形成。冷凝水須堅硬才能開槽，當(dāng)冷凝水從管道中排出時，會磨損掉保護(hù)氧化膜。

通?？梢酝ㄟ^控制冷凝液的pH值和溶解的氣體，并通過清潔管束的外表面以去除妨礙均勻潤濕的油，來減少冷凝液的開槽。