固定管板式换热器的维修.doc

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1、河北化工医药职业技术学院毕业论文固定管板式换热器的维修作者姓名：韩杰 专业班级 化工设备与机械1101班 学 号 40 指导教师 许彦春 严永江 成 绩 2013年 12月15日固定管板式换热器的维修摘要换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。 换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构

2、简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力，这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。关键词：固定管板式 换热器 压力容器 目 录第一章 绪论11.1什么是管壳式换热器11.2固定管板式换热器结构11.3固定管板式换热器的特点2第二章 换热器的维修32.1检修周期及内容32.1.1 清洗32.1.2中修32.1.3 大修32.2 检修前的准备42.2.1 换热器的清理42.3 换热器的修理52.3.1 壳体52.3

3、.2 换热管的维修52.3.3管板92.3.4 折流板92.3.5 防冲板92.3.6 密封垫片9第三章 验收及压力试验113.1 换热器的检验113.1.1 外部检查113.1.2 内外部检查113.2 压力试验123.2.1 液压试验123.2.2 气压试验123.2.3 气密性试验133.3 定期检验133.4 固定管板式换热器的维护143.4.1 点检和日常维护143.4.2 常见故障及处理方法143.4.3 换热器腐蚀的原因153.5 维护检修的安全注意事项163.6 检修安全注意事项163.7 试车安全注意事项173.8 验收17参考文献18致谢19第一章 绪论化工生产离不开化工设

4、备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国压力容器安全技术监察规程、GB1511999管壳式换热器等。在其中能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等。换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产过程中，进行着

5、各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能的有效装置。1.1 什么是管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。1.2 固定管板式换热器结构固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。如图1所示。 图1 固定管板换热器固定管板式换热

6、器的壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干隔板。隔板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。1.3 固定管板式换热器的特点固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀

7、性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。 固定管板式换热器的优点：1、旁路渗流较小；2、锻件使用较少，造价低；3、无内漏4、传热面积比浮头式换热器大20%30%。固定管板式换热器的缺点：1、 壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t50,当t50时必须在壳 体上设置膨胀节；2、 易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏；3、 壳程无法机械清洗；4、 管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。第二章 换热器的维修2.1 检修周期及内容换热器的检修分为定期计划检修和不定期检修。定期计划检修是根据生产装置的特点、换热器介质的性质、腐蚀速度及运

8、行周期等因素进行定期计划检修。定期计划检修根据检修工作量可分为清洗，中修和大修。不定期检修是由于某种原因导致临时性的检修。清洗周期一般为六个月，运行中物料堵塞或结垢严重的周期为三个月或更短一些，应根据换热器的压降增大和效率降低的具体情况而定；中修的间隔期一般为一年；大修的间隔期一般为三年；经过运行经验的证明，检修间隔期可以适当延长或缩短。2.1.1 清洗1.清洗管程和壳程积存的污垢。2.更换垫片。2.1.2 中修1.清理换热器的壳程、管程及封头 (浮头、平盖等) 积存的污垢。2.检查换热器内部构件有无变形、断裂、松动，防腐层有无变质、脱落、鼓泡以及内壁有无腐蚀、局部凹陷、沟槽等，并视情况修理。

9、3.检查修理管束、管板及管程现壳程连接部位，对有泄漏的换热管进行补焊、补胀和堵管。4.检查更换进出管口填料、密封垫。5.检查更新部分连接螺栓、螺母。6.检查校验仪表及安全装置。7.检查修理静电接地装置。8.检查更换管件、阀门及附件。9.修补壳体、管道的保温层。2.1.3 大修1. 包括中修的所有内容。2. 修理或更换换热器的管束或壳体。3. 检查修理设备基础。4. 整体防腐、保温。2.2 检修前的准备确定检修内容，制定检修方案，编制检修计划和检修进度。当检修过程中要挖补、焊接及热处理时，应参照相应的技术规范。其中属于类压力容器的，其检修方案应经过蓝星化工公司主管压力容器的安全技术人员同意；属于

10、、类压力容器的检修方案还应经过公司总工程师的批准，焊接工艺应经过焊接技术负责人审查同意。向检修人员进行任务、技术、安全交底，检修人员应熟悉检修规程和质量标准，对于重大缺陷应提出技术措施。落实检修所需的材料与备件，校验检修中使用的量具、仪器，准备好检修中所需的工具，尤其是专用工具。换热器交付检修前，设备所在单位必须按照原化学工业部颁发的化工企业安全管理制度和化学工业部安全生产禁令中的有关规定，切断电源，做好设备及管路的切断、隔绝、置换和清洗等项工作，经分析合格后移交检修人员进行检修。在置换和清洗时，不得随意排放设备中的介质。2.2.1 换热器的清理由于介质的腐蚀、冲蚀、积垢，必须进行清理。可根据

11、结垢的程度、介质的特性以及现场的条件分别选用机械清洗、高压水冲洗清理、化学除垢清理和海绵球清洗法。 机械清洗管束轻微堵塞或积渣积垢时，可用不锈钢筋或低碳钢圆盘从一侧捅入，另一头拉出，清除轻微的堵塞或积渣积垢。轻薄的积垢，可用专用管刷，一头穿出铁丝，将清管刷从换热管拉出，反复几次尽可清除；管内结垢严重或全部堵死时，可用软金属捅管清理。管口被结垢或异物堵塞时可用铲、削、刮、刷等处理。高压水清洗处理高压水冲洗法多用于结焦严重的管束的清洗，如催化油浆换热器。先人工用条状薄铁板插入管间上下移动，是管子间有可进水的间隙，然后用高压泵（输出压力1020MPa）向管束侧面喷射高压水流，即可清除管子外壁的结垢。

12、若管间堵塞严重、结垢又较硬时，可在水中渗入细石英砂，可提高喷洗效果。如果条件许可先将管束整体放入油中寖泡，使粘着物松软和溶解，将结垢泡胀，更便于高压水冲洗。化学除垢清理常用寖泡法、强制循环法等。寖泡法是将浓度15左右的酸液缓慢灌满容器，经过一断时间（一般为20h以上）将酸液连同被清除掉的积垢一起倒出，这种方法简单、酸液耗量少，但效果差、需用的时间也较长。强制循环法是利用酸泵使酸液强制通过换热器，并不断进行循环。即将换热器管程出入口与酸泵和酸槽连接，在酸槽中配制6-8的酸液，用蒸汽管加热到50-60，并加入1的缓蚀剂，即可进行循环，一般需10-12h。循环时要经常测定酸的浓度，若浓度下降很快说明

13、结垢严重，应补充新酸保持浓度，如果经循环后酸液浓度下降很慢，还回的酸液中已不见或很少有悬浮状物时，一般认为清洗合格，然后再用清水冲洗至水呈中性为止。这种方法使酸液不断更新，加速了反应的进行，清洗效果好，但需要酸泵、酸槽及其他配套设施，成本较高。海绵球清洗法这种方法是将较松软并富有弹性的海绵球塞入管内，使海绵球受到压缩而与管内壁接触，然后用人工或机械法使海绵球沿管壁移动，不断摩擦管壁，达到消除积垢的目的。对不同的垢层可选不同的硬度的海绵球，对特殊的硬垢可采用带有“带状”金刚砂的海绵球。2.3 换热器的修理2.3.1 壳体壳体的检修与质量标准，属于压力容器范畴的按原化学工业部颁发的压力容器维护检修

14、规程(HG2500191)有关规定执行；非压力容器也可参照执行。2.3.2 换热管的维修1. 换热器胀管由于温度、压力的波动以及温差变形的不均匀性造成管子从管板中拉脱、松动而使介质泄漏，可采用补胀来消除泄漏，胀管率为6左右。同一部位如补胀最多三次，否则会使管板孔处材料冷作硬化而胀不紧。对补胀无效的换热器管，可以用管堵将管子两端封死，也可以更换换热管或者采用焊接方法。若采用焊接，应在焊接后对周围的管子再补胀一次，以免由于焊接后管板的热胀冷缩而引起四周其它管子的胀缝松动泄漏。2. 换热器由于腐蚀、磨蚀、冲蚀、沉积腐蚀等原因，使管子产生裂缝、穿孔而泄漏，这时无法修复。一般处理的方法有两种：一是堵管，

15、二是更换新管。在泄漏管子数量不多时，可以用管堵将管子两端封死。如管程压力较高时，可以堵紧后再焊死。3. 管堵应符合如下条件：A 管堵为圆锥形，长度为管内径的两倍，小端直径为管内径的0.85倍，锥度为1:10。B 管堵金属材料的硬度，应低于或等于管子的硬度。C堵管的总数，一般不得超过换热器管束该管程的10(根据本厂工艺和生产情况可适当增减)。4.换热器管板处泄漏或换热器本身大量泄漏而无法修复时，应进行换管。换管的步骤如下：A 换热管的取出将泄漏的管子做出标记，在钻床上将两端管板处的管端部分钻掉, 然后冲出管子。如更换全部列管，可用气焊将管束割去，气割时应距离管板100mm以上，以减少气割火焰对管

16、板加热而产生变形；然后冲出管子。B 管板孔的清理、修磨和检查首先将槽内的管圈挑出，然后用铁刷或细砂布清除管板孔内的油污或铁锈，也可以用磨孔机磨孔。管板上管孔直径最大允许偏差如表1。表1 管板上管孔直径最大允许偏差管子外径192532384557管孔直径19.425.432.538.545.557.7最大偏差0.200.240.300.300.400.40利用旧管板最大孔径19.6025.6432.8038.8045.9058.10管板清理及修磨后必须检查：管孔内不得有穿通的纵向或螺旋形的刀痕；管孔的轴线应垂直于管板平面；管板的密封槽或法兰面应光滑无伤痕，管板的管孔直径偏差、圆度及圆柱度都应在允

17、许范围内。管板孔内不得有油污、铁锈、刀痕，管板的密封槽或法兰面应光滑无伤痕。C 换热器管应符合下列要求胀接管材的硬度应比管板材料硬度小HB30左右，否则在管端进行退火处理。换热管应为YB23170无缝钢管和YB80470不锈、耐酸钢无缝钢管中高精度冷拔管；其质量应符合GB151钢制管壳式换热器。管子胀接部分不应有纵向刻痕，但允许有深度不超过0.1mm 的环向沟槽。一般情况下较长的换热管直管，允许有一道对接焊缝，最短的管长不小于300mm；U形管允许有两道对接焊缝，两道焊口之间的距离不小于300mm。对接接头应作焊接工艺评定，对接焊缝应平滑，对口错边量不大于管壁厚度的15，对接后的不直度以不影响

18、穿管为限，并逐根用直径为0.85倍管内径的钢球进行通球试验和水压试验，水压试验的试验压力为管程设计压力的两倍。U形管弯管段的圆度偏差，应不大于管子名义外径的10；不宜热弯的碳钢、低合金钢管弯制后应作清除应力热处理。 D 穿管的准备 切管，管子的长度偏差为2mm。切管时应考虑管子的长度要比两管板外端面之间的设计距离长一些，胀接管长出68mm，焊接管长出2倍的管子壁厚。 退火，当管子的硬度达不到要求时，应采用退火来保证可塑性。将管端加热到600650, 保温1015分钟, 用石棉布包好或插入温热而干燥的砂子中。退火长度单管板换热器为150200mm，双管板的换热管为350400mm。 磨管，管子两

19、端要磨光, 去掉铁锈等污物, 露出金属光泽, 其长度为一般不小于管板厚度的二倍(或120150mm)；内壁也要进行适当的清理、打磨。E 管束的组装部分管子更换时，可将准备好的管子逐一穿进管孔，并在两端留出适当的长度，胀接管要留出34mm,焊接管留出一个管壁厚度。管束全部更换时，应将两端管板分别夹在胎具上，保证同心度、垂直度、平行度和板间的距离：管板的平行度误差小于1mm，两端距离误差小于2mm；然后，将拉杆、定距离板、支持板、折流板等按要求固定好，并校对各部分尺寸和折流方向、同心度等是否合乎要求；最后逐根插入换热管。穿管时禁止用铁锤直接打入，全部管子穿好后，可根据图纸要求进行胀管、焊接或胀焊并

20、用。F 胀管工作原理：工作时，胀杆作旋转运动，滚子在正向旋转的胀杆推动下，由于PY力的作用使滚子前进；又因PX力的作用，使滚子在前进的同时，挤推与其接触的周边金属压向管板孔内壁；随着胀杆的继续旋转工作，致使管壁塑性变形，使与其相配的管板内孔发生弹性变形；当胀管器对管口及管板管孔的挤压力达到一定值时，管板内孔依靠弹性变形，紧紧地固住已经发生塑性变形的管头，达到胀管的目的。G胀接，胀接前必须检查管板、管端的材质、尺寸、机械性能、净化处理等是否符合要求。胀管时，气温不要低于10，胀管顺序一般从中心扩展到周边对称交叉进行，胀接后的管子扩大部分或过渡部分应光滑，无裂缝和沟槽，胀接处应严密不漏；若发现胀接

21、质量不符合图纸要求时，可以重胀，重胀次数不超过三次。为了保证胀管质量应选择合适的胀管率，一般中、低压换热器的胀管率hs67，压力较高的胀管率hd11.5或hs11.5。其中： hs= hd= 式中hs： 管子内径的胀大值对管壁厚度S的相对百分率；hd： 管子内径的胀大值对管板孔内径D的相对百分率；d0： 胀紧前管子的内径 mmd1： 胀紧后管子的内径 mme： 胀紧前管子与管孔的间隙 mm管板孔径与管子外径的间隙e应在表2范围内。表2 管板孔径与管子外径的间隙e管子外径 mm19252857间隙e最大值 mm0.500.500.801.10间隙e最小值 mm0.300.300.350.55胀管

22、的操作工艺对操作者的要求：操作者首先应掌握有关胀接技术的基本知识，了解胀管的全套过程及要求等，操作者能熟练操作并且具有一定经验，能通过观察、分析能判断胀接质量。试胀：如进行大量的胀管，为保证胀接质量和胀管的一次成功，应进行试胀。试胀时的一切条件，包括管子与管板的材质、机械性能、尺寸、胀管工具、周围环境及操作者均应现实际工作一致。在试胀中精密地测量胀管前后管子与管板孔的直径，以确定胀管率;胀完后进行密封试验、拉脱试验；并以此鉴定胀管质量和确定大批胀管的操作工艺。胀管前的准备及检查：除管板、管子的材质、尺寸、外观与机械性能必须符合规定要求外，还应选择合适的胀管器；胀前胀管器的胀杆和滚柱及管头内表面

23、涂以润滑油，但不得将油脂落在管子与管孔的间隙内。紧固：在胀管时，并管子的一端固定后另一端便可开始胀接，但一根管子的两端不能同时胀接。当管子胀到与管孔壁完全贴合，固定胀管器不能推进，紧固胀管的步骤完成；之后用翻边胀管器进行胀紧与翻边。胀接顺序：由于胀接时管子伸长对管板产生一个反力，如胀接顺序不合理，管板则可能产生变形。正确的胀接顺序有两种：一种是一端管板胀完，另一端管板的胀序应当从中央第一区开始胀，然后放射形地向第2、3、4区顺序胀下去。另一种是在胀第二端管板时，为减少管子残余纵向应力，应当从管板最外层的管子胀起，逐步胀到中心。否则中心部分的管子拉应力增加很大甚至产生破坏。具体选用那一种应根据管

24、子与管板的结构材质而定。胀管注意事项：手动胀接时，应尽量保持胀杆转速及用力均匀。为保证润滑及冷却胀管器滚柱，每胀一根管都要注一次机油；为防止滚柱与胀杆退火，每胀四个管头都应把胀管器的各零件拆开，放入煤油中清洗并仔细检查有无损坏，然后重新抹油继续使用。胀接时周围环境温度不得低于10。发现胀接质量不符合要求时可以重胀，但重胀次数不得超过3次。H 焊接，焊接方法应根据管端不同的材料组合来决定。焊管时，由中心至周边顺序交叉将管子两端与管板点焊，每根管均匀三点，然后顺序交叉满焊。管子伸出管板长23mm，或等于管壁厚度；若在管板孔外开“隔热槽”， 不仅可减少管板变形，还可以保证焊接质量。I 胀焊结合，对于

25、温度、压力较高, 在运行中受到反复热变形、热冲击和热腐蚀的作用时, 常采用胀焊结合的方法。但在焊前对每根管子进行预胀(密封胀)。这样可减小管子与管板孔的间隙，提高焊缝抗疲劳性，防止焊缝裂纹。J 吊装管束时，应防止管束变形和损伤换热器。2.3.3 管板1.拼接的管板焊缝应进行100的射线或超声波探伤。除不锈钢外，拼接后管板应作消除内应力的热处理。2.复合管板在堆焊前，应进行堆焊工艺评定。对其基层材料和复层材料，应按JB3965钢制压力容器磁粉探伤进行检查。3.管板孔径允差、孔板宽度偏差应符合GB151钢制管壳式换热器的规定。2.3.4 折流板折流板表面要保持平整、光滑，无毛剌。板面孔距必须与管板

26、孔距一致，折流板的最小厚度与管孔偏差，应满足GB151钢制管壳式换热器的规定。2.3.5 防冲板防冲板表面到圆筒内壁的距离，一般为接管外径的1/41/5，其边长应大于接管外径50mm。防冲板最小厚度：碳钢为4.5mm，不锈钢为3mm。采用焊接固定时应注意防止产生焊缝裂纹或腐蚀；用U型螺栓固定时，应防止螺栓松动及腐蚀。换热器的密封面应予以保护，不得因磕碰、划伤等损坏密封面。2.3.6 密封垫片1.密封垫片应为整体垫片，特殊情况下允许拼接，但拼接头不能影响密封性能。2.密封垫片如有变质、裂纹、老化等缺陷，则应更换。3.密封垫片的材质是根据介质的腐蚀性能及温度来选用，常用的橡胶垫片的最高使用温度如表

27、3。表3 常用的橡胶垫片的最高使用温度垫片种类最高使用温度垫片种类最高使用温度垫片种类最高使用温度天然橡胶80氯丁橡胶85中级腈橡胶135丁苯橡胶85树脂硬丁基橡胶151硅橡胶160丁腈橡胶85氟橡胶193204此外还可以采用压缩石棉垫片、压缩石棉橡胶垫片和金属垫片及不锈钢包裹聚四氟乙烯垫片等。紧固螺栓至少分三遍进行,每遍起点互相错开120，紧固顺序如图2。图2 紧固螺栓顺序检修完毕后必须进行压力试验，试验合格后方可重新安装就位。当换热器采用循环水为冷却或加热介质时，在投入运行前必须进行预处理，尤其是更换管束之后。预处理包括系统清洗和预膜处理。系统清洗在开车前进行，以清除循环水中的铁锈，无机盐

28、垢、沉积物、生物粘泥等污垢，使换热器和其它设备具有洁净和新鲜的金属表面，从而提高换热器的效率和为预膜创造条件。清洗完毕后立即对清冼好的新鲜金属表面进行预膜。预膜，是用预膜剂在洁净的金属表面上预先生成成一层薄而致密的保护膜，使设备在运行中不被腐蚀，预膜应在清冼结束后立即开始。国内常用的预膜剂有铬系预膜剂、磷系预膜剂、有机磷预膜剂和钼系预膜剂。 第三章 验收及压力试验3.1 换热器的检验换热器的检验主要有外部检查、内外部检查、压力试验、定期检验等。3.1.1 外部检查换热器的外部检查(用肉眼或10倍放大镜)每季度一次，在换热器运行条件下进行。外部检查的内容如下：1. 检查换热器的保温层是否完好，有

29、无漏气或漏液现象；2. 对无保温层的换热器应检查防腐层是否完好及换热器外表面的锈蚀情况；3. 检查换热器的壳体、密封部位、焊缝、接管等有无泄漏、裂缝及变形等；4. 检查换热器有无异常声响与振动；5. 了解换热器在运行中的有关情况，特别是有无介质堵塞和泄漏现象；6. 压力表、安全阀等安全附件按规定进行校验或更换。3.1.2 内外部检查1. 换热器的内外部检查，是在换热器停车或检修时进行，每年一次。2. 内外部检查的内容：3. 外部检查的全部项目。4. 换热器壳体的内、外表面，开孔接管处等部位有无介质腐蚀或冲刷磨损现象。5. 壳体壁厚测定，并进行校核。换热器壁厚的计算公式如下： S 式中S壳体的计

30、算壁厚 cm；D n 壳体的内径 cm； 壳体材料的许用应力MPa； 焊缝系数P壳体的设计压力MPa。测量壳体壁厚小于计算壁厚时，应降压使用或报废。6. 检查管束腐蚀、结垢情况和有无泄漏。7. 检查管束与管板连接部位有无泄漏。8. 检查结果予以记录，发现缺陷予以处理。3.2 压力试验换热器拆开检查、清洗或经过修理重新装配后，必须进行液压试验，必要时按图纸规定在液压试验合格后进行气密性试验。3.2.1 液压试验换热器的液压试验一般用洁净的水作为试验介质。有特殊要求的，可以用图纸规定的液体作为试验介质，试压用液体和环境的温度均不得低于5。试验时液体的温度应低于液体本身的沸点和闪点；对奥氏体不锈耐酸

31、钢制容器，用水进行试验后，应立即将水渍去除干净，当无法达到这一要求时，就应控制水中的氯离子含量不超过25ppm。换热器液压试验的试验压力为1.25P(P为换热器的设计压力，下同)，设计压力P小于或等于0.6MPa的换热器取1.25P和1.25P0.1MPa中较大者。工作温度大于或等于200的换热器，液压试验的压力Pr为：Pr1.25P/ t式中：Pr 试验压力 P 设计压力 试验温度下的材料许用应力 t 设计温度下的材料许用应力 液压试验的顺序为先壳程，同时检查换热器管束与管板连接部位，然后再试管程。试压时，将换热器充满液体，滞留在换热器中的气体必须排尽，换热器表面保持干燥，待换热器的壁温与液

32、体的温度接近时，才能缓慢地升压到设计压力，确认无泄漏后继续升压到规定的试验压力，保压30分钟，然后降到设计压力，保压30分钟以上并进行检查。检查期间应保持压力不变, 但不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法，不得带压紧固螺栓。液压试验中, 无泄漏，无可见的异常变形和异常响声，即为试验合格。试验完毕后，应立即将水排尽，并使之干燥。3.2.2 气压试验当不能采用液压试验时，可采用气压试验，其试验压力为1.15P(P为设计压力)。采取气压试验时，必须采取严格的安全措施，并经主管部门的技术负责人批准。试验用气体为干燥洁净的空气、氮气或其它惰性气体，试验用气体温度不低于5。介质为易燃易爆的换热器必须彻

33、底清洗和置换，经分析合格方可进行，否则严禁用空气作为试验介质。在气压试验时，缓慢加压到规定压力的10(不小于0.1MPa)，应暂停进气，对连接部位进行检查，若无泄漏等异常现象，可继续升压。升压应分梯次逐级升压，每级为试验压力的1020，每级间适当保压，以观察有无异常。在升压过程中，严禁工作人员在现场作业或进行检查工作；在达到试验压力后保压30分钟，首先观察有无异常现象，然后由专人进行检查和记录。用肥皂溶液检漏，不冒气泡为合格。试压时两通道要保持一定的压差；当试验压力高时，还应注意两端面的变形。已经做过气压试验并经检查合格者，可免做气密性试验。3.2.3 气密性试验工作介质属于剧毒介质或在设计上

34、不允许有微量泄漏的换热器，在液压试验合格后，还需作气密性试验。气密性试验压力为换热器为设计压力(或操作压力的1.05倍并不超过设计压力)，试验用气体为干燥洁净的空气、氮气或其它惰性气体。试验用气体温度不低于5。介质为易燃易爆的换热器必须彻底清洗和置换，经分析合格方可进行，否则严禁用空气作为试验介质。在气密性试验时，缓慢加压到规定压力的10(不小于0.1MPa)，应暂停进气，对连接部位进行检查，若无泄漏等异常现象，可继续升压。升压应分梯次逐级升压，每级为试验压力的1020，每级间适当保压，以观察有无异常。在升压过程中，严禁工作人员在现场作业或进行检查工作。在达到试验压力后保压30分钟，首先观察有

35、无异常现象，然后由专人进行检查和记录，并用肥皂溶液检漏，不冒气泡为合格。进行压力试验时, 必须用两个量程相同, 经过校验合格的压力表，并装在试验装置上便于观察的部位。在试验中，如果发现有异常声音、压力下降、油漆剥落, 或加压装置发生不正常现象，应立即停止试验 ，并查明原因。压力试验中，若发现有泄漏，应缓慢地将压力降至零，进行处理，然后重新试验直到合格为止。3.3 定期检验换热器除日常检查外，还应按压力容器安全技术监察规程和在用压力容器检验规程中的规定，由专业人员进行定期检验。定期检验时换热器所在单位的设备技术管理人员应参加并配合。定期检验包括外部检查，内、外部检查和耐压试验等。检查周期、方法、

36、标准均按有关规程执行。3.4 固定管板式换热器的维护对固定管板换热器应注意定期进行设备检查，精心进行日常保养。3.4.1 点检和日常维护 点检重点项目有：运行时的异常响声，压力、温度、流量、泄漏、介质、基础支架、保温、振动以及换热器内外部的腐蚀情况。1. 温度对重要换热器，定期测量换热器两种介质的出入口温度、流量，当换热器效率低于生产工艺需要时应清洗以提高换热效率。还需防止因温度急剧变化产生温差应力。2. 压力通过对流体及进出口压差的测量与检查，判断内部的结垢情况、堵塞及流体流量的变化或泄漏，如发现压力有较大变化，应分析原因及时采取措施。3. 泄漏要加强并采取各种措施观察判断换热器外部和内部的

37、泄漏（定期从压力较低一侧排放口排液，根据排出介质的颜色、相态、气味、PH值等判断是否有泄漏）。4. 振动检查基础支架的振动，固定螺栓是否有松动。5. 保温保温层的损坏会直接影响换热器的传热效率，甚至会引起壳体外部积水而发生腐蚀。保温层损坏要及时更换。6. 腐蚀换热器主要腐蚀部位发生在管道、管道与管板连接处及壳体焊缝及其附近处。应根据介质腐蚀性和具体情况定期检查。3.4.2 常见故障及处理方法管壳式换热器的常见故障及处理方法如表4。表4 管壳式换热器的常见故障及处理方法故障现象故 障 原 因处 理 方 法出口压力波动大1.工艺原因2.管壁穿孔3.管与管板连接处发生泄漏1.调整工艺条件2.堵管或补

38、焊3.视情况采取消漏措施换热效率低1.管壁结垢或油污吸附2.管壁腐蚀渗漏3.管口胀管处或焊接处松动或腐蚀渗1.清理管壁2.查漏补焊或堵管3.胀管补焊、堵管或更换换热器管束异常振动介质流动激振在壳程进、出口管处设计防冲板、导流筒或液体分配器封头(浮头)与壳体连接处泄漏1.密封垫片老化、断裂2.紧固螺栓松动1.更换密封垫片2.对称交叉均匀地紧固螺栓3.4.3 换热器腐蚀的原因换热器的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主，其中碳钢材质的管板在作为冷却器使用时，其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏，泄漏物进入冷却水系统污染环境又造成物料浪费。 换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不

39、同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀，这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。另外，换热器管板还

40、会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。 综上所述， 影响固定管板式换热器腐蚀的主要因素有： （1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降； （2）杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀；（3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升 10，腐蚀速度约增加13倍，但也有例外； （4）PH值：一般PH值越小，金属的腐蚀越大； （5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。防腐保护 针对换热器防腐问题，传统方法以补焊为主，但补焊易使管板

41、内部产生内应力，难以消除，可能造成冷却塔管板焊缝再次渗漏。现西方国家多采用高分子复合材料的方法进行保护，其中应用最多的是美嘉华技术产品。其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能，在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩，特别是良好的隔离双金属腐蚀和耐冲刷性能，从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏，为换热器提供一个长久的保护涂层。3.5 维护检修的安全注意事项1. 维护安全注意事项2. 操作人员必须严格执行工艺操作规程, 严格控制工艺条件, 严防设备超温、超压。3. 冬季停车时，应放净设备中的全部介质，以防冻坏设备。4. 换热器内有压力时，禁止任何修理或紧固工作。5. 设备单机或系统停车时换热器的降温

42、、降压都必须严格按照操作规程缓慢进行。3.6 检修安全注意事项1. 在制定修理方案时，应遵循原化学工业部颁发的化工企业安全管理制度拟定相应的安全措施。2. 换热器在进行检查、修理前, 必须办理“三证”, 即“检修许可证”、“设备交出证”和“动火证”。3. 换热器内部介质排净后，应加设盲板隔断与其连接的管道和设备，并设有明显的隔断标志。 4. 对于盛装易燃、易爆、易蚀、有毒、剧毒或窒息性介质的设备，必须经过置换，中和，消毒，清洗等处理，并定期取样分析以保证设备中有毒、易燃介质含量符合化工企业安全管理制度的规定。5. 换热器内照明电压不高于24V，换热器外照明电压不高于36V。6. 检修用搭置的脚

43、手架、安全网，升降装置等应符合工厂安全技术规程要求。7. 高处进行检修，要符合高空作业安全要求。8. 进入容器内工作的人员，应严格遵守入塔进罐的安全规定。9. 起重机具必须严格进行检查，符合要求。3.7 试车安全注意事项1. 检查盲板是否拆除, 检查管道、阀门、过滤器及安全装置是否符合要求。2. 凡影响试车安全的临时设施、起重吊具等应一律拆除。3. 排净设备内水、气，对易燃、易爆介质的设备，还应用惰性气体置换干净,保证运行安全。4. 试车中应检查有无泄漏、异常声响，如未发现泄漏、介质互串、温度及压力在允许值内，则试车符合要求。3.8 验收试车后压力、温度、流量等参数符合技术要求，连续运转24小

44、时未发现任何问题，技术资料齐全，即可按规定办理验收手续，并交付生产。参考文献 1 王灵果 孙爱萍化工设备与维修2 GB151-1999管壳式换热器 3 R0004-2009固定式压力容器安全技术检查规程 4 SH3075-2009石油化工钢制压力容器材料选用标准 5 马秉骞 化工设备 北京：化学工业出版社，2009.7.132致谢大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校给了我在大学三年学习的机会，让我能继续学习和提高；感谢老师和同学们三年来的关心和鼓励。这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助。感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三