管壳式换热器的检修和检修技术

（一）循环水系统换热器的检修

化工装置中用于循环水系统的管壳换热器，大部分是壳程走冷却水的低压换热器，其使用周期和循环水的水质稳定息息相关，由于循环水系统较大，从凉水塔经泵分流到化工装置中各化工单元。例如：大型压缩机组的段间冷却，润滑油系统的回油冷却等，所以这些冷却水在庞大的循环过程中，不断被蒸发而浓缩，无形中水里的污垢增多，微生物和菌藻类趋于生长，这样，造成了循环水具有较强的腐蚀性，给换热器安全可靠的运行带来了危险，所以必须搞好循环水的水质和运行条件，才能保证换热器设备的完好。因此，在工厂每次停车大修后的开车，对循环水系统进行冲洗和预膜，冲洗的目的是把污垢和杂质从管路清洗干净；预膜的目的是用缓蚀剂在洁净的金属管道和光滑的换热器内表面上预先生成一层薄而致密的保护膜，使换热器在运行中不被循环水腐蚀，一般应在循环水清洗后立即进行系统的预膜处理。

如果在循环水中选择了适合的水质稳定配方，换热器一般是良好的。平时的日常维护和监测应观察和调整好以下循环水系统水的工艺指标。

1.温度

温度是换热器运行中的主要控制指标，从换热器进出口流体温度变化的情况可分析换热器的换热效果，判断换热器传热效率的高低，主要在传热系数上，传热系数低其效率也低，由进出口的温差可决定对换热器进行检查和清洗。

2.压力

换热器列管若结垢较严重，则阻力增大，压差增大，所以日常对换热器的进出口压差进行测定和检验，特别对高压流体的换热器更要特别重视，如果列管泄漏，高压流体一定向低压侧泄漏，造成低压侧压力上升较快，甚至超压。所以必须解体检修或堵管。

3.振动

换热器内的流体流速一般较高，由于流体的脉冲和流动都会造成换热管的振动，或者整个设备振动，但最危险的是在工艺开车过程中，提压或加负荷较快，很容易引起换热管振动，特别是在隔板处，管子振动的频率较高，容易把管剪切断，造成断管泄漏，遇到这种情况必须停机解体检查检修换热器。

（二）损坏形式和检修技术

1.化工装置中的换热器损坏常见的是腐蚀，腐蚀的部位主要在管子、管子与管板连接处、壳体。

（1）管子的腐蚀

如管内走的是有腐蚀性流体介质，长期冲刷和运行，将造成管子的全部减薄，这就需要对该换热器定期进行涡流探伤测厚，计算年腐蚀率，进行必要的更换。另一种是局部腐蚀，特别在管子入口端的40~50cm处的管端腐蚀，这与流体在死角处产生涡流扰动有关。

每次检修必须对此处进行检查和测厚，发现腐蚀严重时，必须用金属材料进行修补。

（2）管子与管板连接处的腐蚀

管子与管板的连接常采用焊接、胀接或者是先胀后焊或者是先焊后胀。由于胀接、焊接应力的存在，很容易在管板、胀焊区内发生裂纹，大多呈环向锯齿状。

（3）壳体的腐蚀

换热器壳体的腐蚀，一般发生在焊接部位，再者是当折流板的材质和壳体不同时，折流板和壳体的接触部位也极易产生电化学腐蚀，把壳体腐蚀穿孔。

2.检修技术

换热器的检修比较简单，主要是根据运行中出现的问题，列出检修项目有针对性地修复。

（1）堵管

换热器管子泄漏，一般采用堵管方法。首先解体换热器的封头，采用充水、充气或用液氨渗透的办法检查泄漏的管子部位，然后加工管子堵头，一般加工成有锥度的楔状堵头，有的是堵后焊接。根据管子在管板上布置的形式，堵后不应焊接，因为焊接时，管子局部受热，很容易使周围的管子和管板处也受热，从而对管子有一种拉脱的作用，造成周围的列管也松动，开车后，很可能泄漏。现在采用的办法是用手枪式射堵头工具，一次最大可产生10MPa的压力，把堵头打到泄漏的管子上，待有机会可把堵头拿掉，更换新管子。

堵管时，一定把材质选好，原则上堵头应和管子是相同的材料，防止产生电化学腐蚀。

（2）防腐蚀

防腐蚀主要是对换热器的管子，一般配制好防腐蚀的液体，让换热管粘取部分使之在管壁上形成很薄的防护膜，起到防腐蚀的作用。实践证明，这种措施，可延长换热器2倍的寿命，在化工企业中被广泛地推广使用。

（3）清洗

换热器在循环水系统中，由于所处的位置不同，尽管设计时考虑了系统的各种阻力，可能因为水量的随时调节不及时，造成标高位置较高，管子末端的换热器超温结垢，必须进行清洗，清洗前首先取垢样进行分析，找出结垢的原因，合理地在循环水中加药稳定水质。

过去常采用化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花费时间。现在大多采用高压水冲洗的办法，对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是挠性的，压力从10MPa至200MPa自由调节。高压水冲洗换热器效果较好。

（4）换管

对于固定管板式换热器，堵管多了影响到传热面积，必须进行换管，首先利用拔管专用工具将泄漏的管子拔出。需要说明的是拔管专用工具有各种不同的型式，例如：液压推进式、螺纹拉力式。在检修中不管用什么型式的拔管器，但必须保证管板的完整，不许破坏管板上的胀管槽和周围的换热管。

管子拔出后，对管板孔、折流板孔进行清理，测量管板孔和折流板的中心线是否偏斜，然后进行穿管，并用丙酮、酒精清理好管板的胀焊部位，换管后的焊接一定用氩弧焊，保证管板的不变形。管板上管孔直径的允许偏差见表1。

表1  管板管孔偏差/mm

对换热器的换管要求还应注意到管材的硬度应比管板的硬度小，大约相差HB30左右，否则要在管端150~200mm内进行退火处理。

对换热管的胀接部位不应有纵向划痕和凹坑，但允许有深度不超过0.1mm的环向沟槽，对管束较长的管子可以接管，但接管处的对接焊口不应大于管径的10%，否则不容易通过折流板孔。而对于U形管可以有两道焊口，两道焊口的距离不应小于300mm，对接焊缝应平滑，对口错边量不应超过管子壁厚的15%，接管的不直度以能顺利穿管为准，对U形管应做0.85倍的内径通球试验，换管应做单管的水压试验，试验压力应为管程设计压力的2倍。

换管后应严格按照管子固定的程序执行，特别是机械滚胀，严格控制胀管器滚柱的压力。

机械胀管的工作原理比较简单，它是利用胀管器滚柱的压力，使管子端部管壁金属受到挤压，管子被胀开，待管子外壁与管板孔接触后，其压力就通过管子传递到管孔壁上，使管孔壁的金属产生了变形，由于管子的材料比管板软，所以管子变形较大，超过了弹性变形而产生了永久变形（塑性变形），而管孔只产生弹性变形。当抽出胀管器后，管板孔金属变形即消失，并恢复到原来状态，而管子的永久变形不会消失，由于管孔壁弹性收缩，将管子胀开部分紧紧压住，达到管子与管板贴合紧密的要求。为防止管子从管孔中拉脱出来，必须使胀管器将管子伸出部分翻成喇叭口的形状。

3.换热器的检修

化工装置中换热器运行一个周期后，换热能力下降，热阻力增大，管子也因多次开停受到热胀冷缩发生变形而泄漏，管子也因锈蚀、腐蚀等缺陷需要检查清洗。

换热器的检修一般在检修前做水压试验，检查管子、管板、壳体泄漏状况，并做好记录，按照检修方案处理。

（1）小修内容

a.拆卸换热器两端封头或管箱。

b.清洗、清扫管子内表面和壳体异物。并检查换热器两端盖、管箱的腐蚀、锈蚀、裂纹、砂眼等缺陷。

c.对管束和壳体进行试压和试漏。

d.检查螺栓及保温、防腐。

e.进行局部测厚。

（2）中修内容

a.包括小修内容。

b.抽出管束清理、清扫、清洗，并检查换热管的变形和弯曲情况。

c.检查隔板和拉杆螺栓的腐蚀及锈蚀情况。

d.检查换热器各密封面情况，表面不应有划痕、凹坑和点蚀。

（3）大修内容

a.包括中、小修内容。

b.全面检查换热器的运行情况，并对管板与管子焊接处进行着色检验。