列管式换热器在工业应用中广泛使用,但长时间运行可能导致多种故障,以下是其常见故障及对应的预防措施:
一、管束振动
原因:
-流体流速过高或支撑不足,导致管束与泵、压缩机产生共振。
-折流挡板间距过大、管壁厚度不足或流体横向冲击管束。
危害:
-相邻管子碰撞、管子与壳体磨损开裂。
-管子撞击折流挡板断裂、管端连接松动泄漏。
-增大壳程流体流动阻力,甚至引发疲劳破坏。
预防措施:
1.调整流速:降低流体流速至合理范围,避免湍流冲击。
2.优化支撑结构:增加支撑数量或改变支撑布局,缩短折流挡板间距(尤其是壳程进口端第一块挡板与管板的距离)。
3.增强管束刚性:
-选用大直径换热管,减少流体冲击影响。
-增加管壁厚度和折流挡板厚度,提升抗振能力。
4.设置缓冲措施:在流体入口处安装缓冲装置,防止脉冲振动。
5.优化流程布局:采用双弓形折流板替代单弓形,或分流壳程流量以减少单壳程压力。
二、管束泄漏
原因:
-腐蚀:介质冲刷、积垢腐蚀或应力腐蚀导致管壁穿孔。
-制造缺陷:焊接不牢固或胀接质量差。
危害:
-两种流体混合,破坏正常操作,甚至引发安全事故。
预防措施:
1.选材与结构设计:
-根据工况选择耐腐蚀材料(如不锈钢、铜合金),避免线膨胀系数差异过大的材料组合。
-温差较大时,采用U型管式或浮头式结构,减少约束。
2.连接工艺优化:
-避免胀接或胀焊并用形式,优先采用焊接结构并焊后热处理,降低焊接残余应力。
-加大管板坡口深度和换热管外伸长度,确保焊脚高度满足拉脱力要求。
3.制造质量控制:
-严格检验管材、锻件质量,进行水压试漏和复检。
-执行标准焊接工艺,控制焊前预热、层间温度及焊后热处理。
4.运行管理:
-定期检测流体成分,发现内漏时及时堵管或换管。
-避免超设计工况运行,尤其是腐蚀介质超标时加强检查。
5.应急处理:
-少量泄漏时,用锥形金属塞(硬度低于管材,锥度3°~5°)堵塞管子两端。
-泄漏严重时,更换管子并采用胀接或焊接连接。

三、管壁积垢
原因:
-流体含固体颗粒、泥沙、藻类或黏结物,长期积累形成垢层。
危害:
-导热系数下降,传热效率降低。
-管径减小导致流速增加,压力损失增大。
-垢下腐蚀引发管壁穿孔。
预防措施:
1.源头控制:
-对可净化流体进行预处理(如水处理),去除杂质。
-严格控制磷酸等易结垢介质的浓度和循环周期。
2.定期清洗:
-化学清洗:使用盐酸等清洗剂(含缓蚀剂)浸泡或循环清洗,去除垢层。
-机械清洗:用刮刀、钢丝刷(不锈钢管用尼龙刷)或高压水枪清除硬垢。
-物理清洗:采用海绵球摩擦管壁,或反向流动流体冲刷。
3.结构优化:
-选用易检查、拆卸和清洗的管束结构。
-在入口处安装颗粒分离器,防止大颗粒进入。
四、温差应力过大
原因:
-冷热流体温差大,导致管束与壳体膨胀差异过大。
危害:
-管束变形、焊缝开裂或管子胀口松弛。
预防措施:
1.加装膨胀节:补偿热膨胀差异,减少应力集中。
2.控制温差:优化工艺条件,避免骤冷骤热。
3.结构优化:采用浮头式或U型管式结构,减少约束。
五、列管式换热器其他故障及预防
1.异常响声:
-原因:管程内有空气或不凝气体。
-处理:开车前排除空气,运行中定期排放不凝气体。
2.法兰盘泄漏:
-原因:密封垫片老化、螺栓紧固不足或法兰刚性不足。
-处理:更换垫片,紧固螺栓,或更换法兰。
3.冷却水系统问题:
-原因:结垢或腐蚀。
-处理:添加阻垢剂,定期清洗,维持稳定流速。
六、综合预防措施
1.定期维护:
-制定检查计划,清理堵塞物,更换密封材料。
-定期测量壁厚(一般两年一次),检查保温层和涂层完好性。
2.操作规范:
-开车前检查压力表、温度计等附件齐全灵敏。
-先通冷流体后通热流体,避免骤冷骤热。
-停车时先停热流体后停冷流体,排净管程及壳程流体。
3.人员培训:
-加强操作人员和清理人员的技能培训,掌握规范操作和管束堵塞规律。