循环水冷却器失效分析.pdf

第40卷第4期
石油化工设备
年7
PETRO-CHEMICAL EQCIPMENT
July 2011
文章编号:1000-7166(2011)04-0095-08
变换气/循环水冷却器失效分析
王海波,张峥,张一钩2
(1.甘耐蘧科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州730070;
神华宁夏媒业集闭有限责任公司,宁夏恨川750011)
摘要:对甲醇装置中的变換气/循环水冷却器运行中泄漏产生原因进行了分析,并提出解决措施
关键词:冷却器;失效;尤支撑跨;振动
中图分类号:TE965;TQ050.7
文献标志码:B
变换气/循环水冷却器作为甲醇装置中的关键设5.56MPa/売程0.88MPa),经检验合格后安装就
备之,其冷凝变换气的效果如何直接对甲醇装置平位。设备开工运行2个月后发生泄漏,切除后打开
稳运行起到了关键作用。某单位60万tla甲醇装置前、后管箱人孔对换热管管头进行了表面检测、未发
开工运行2个月后,中変换气/循环水冷却器就发生现缺陷。壳程水压试验发现泄漏处位于换热管内,
泄,造成前、后分离罐液位持续升高,严重影响到装初步判定为换热管失效。泄滿部位主要集中在上部
置的运行。临时采取堵管措施后不久再次发生泄漏,2排管、下部3排管,其余部位泄漏较少,共堵管300
文中对泄漏原因进行分析并提出解决对策。
余根。堵管后运行1个月后,再次发生泄漏,泄漏位
1设备简介
置与第一次相同、賭管约计100根。
变換气循环水冷却器选用单管程/单壳程固定3泄漏原因分析口
管板式热交换器、双弓形折流板形式,换热管与管板3.1设计分朽
采用强度焊加贴胀。前后管箱、管板、换热管材质选
用OCr18、Ni10Ii,壳程壳売体材质选用碳钢
3.1.1热应力
有关结构参数:壳体规格(内径X名义厚度X总
本设备为固定箐板热交换器,具有设备直径大,
长X高度/mm)O1900×16×13500X2800换热换热管长度较长,管、売程材质不一致,管、壳程热膨
管规格(外径X壁厚X长度/mm)の19X2×9000,
胀差很大及热应力差值很大的特点。壳体上设置膨
数量4300根,折流板间距750mm,共9块,左侧第
胀节,如果膨胀节设计不合理,一般会造成换热管与
块折流板至前管板距离为10mm,右側最后,-管板炸接質头失效破环。本次失效未发生會头失效
块折流板至后管板距离为2000mm。
的情况,可以说明热应力在可控范圃内。通过对膨
设计参数:管程工作压力(进/出)3.49
胀节计算的复核计算表明设计满足设备要求,说明
3.47NEa作温度为(进/出)13/40C,设计压热应力不是设备失效的原因
力4.45MPa,设计温度135℃、介质为变换气/冷凝
3.1.2振动
水;壳程工作压力(进/出)0.4/0.38MPa,工作温度
本设备的失效主要表现为换热管失效,由于壳
(进/出)30/40℃,设计压力0.7MPa,设计温度体与管板采用焊接结构,因此无法进入壳程进行检
80C,介质为循环水
验,未能准确对换懋管失效位置进行标注
GB151-1999《管壳式换热器》中规定,
2运行情况
の19mm换热管的最大无支撑跨距为1500mm,在
设备到达现场后进行了水压试验(管程此情况下可不考虑流体诱导振动。本设备中部换热
收稿日期:2011-03-10
作者简介:王海波(1971-),男,四川汉源人,高级工程师,学士,多年从事压力容器及压力管道的设计、技术开发以及管理
工作。
石油化T.设备
201!年第40卷
管无支撑跨距为1500mm,前端换热管无支撑跨距床进行折流板钻孔,用数控设备的定位精度来保证。
为2050mm,后端换热管无支撑跨距为2750mm。②将管板当作钻模放在折流板上压紧后进行引孔
此数据远超过文献[9]规定,且又受到流体冲击,必即以管板为基础,先在折流板上钻出和管板孔距
然会引起流体诱导振动。
致的定位孔,然后取下管板,将折流板压紧并换上适
折流板管孔尺寸大于换热管外径,振动使得前、合折流板的钻头,以引出的定位孔为准进行加工
厉端折流板对换热管产生剪切作用,引起换热管减③钴完孔后以钻出的孔为基准,再加工外圆,再按对
薄直至穿孔失效。由于流体在排管上、下端变化最称方向根据需要的折流板形状邡ゴ:并依次作好记
为剧烈,因此振动也会最为剧烈,此处换热管最易失号,以保证后续装配顺利
效。前、后两次换热管泄漏位置为排管的上下几排,4.2.2调整穿管エ艺
符合振动引起破坏的分析。
采用分段后退式组装法。少预先制造几块板
3.2制造
其管孔大小和位置都与管板一洋,将其与平台组成
通过与换热器生产厂家的交流可知,换热管、折一个组装架。②用拉杆保持各支持板的距离,将平
流板与单侧管板穿管完毕后氅体拉入壳体,然后再台放置在同一水平画上然后将所有的管子穿过组
连接另一端管板。由于设备直径较大,换热管数量装架并插入换热器左管板。③在筒体内放入2块折
多,换热管与折流板质量超过33,整体拉人壳体流板,且用拉杆固定,采用引管将换热管逐根向右
时,因壳体壁厚较薄(16mm)、圆度较差及管束自重推入这2块折流板。①完成后再安装2块折流板
的原因,折流板与売体将产生很大的摩擦力,使得折再将管子向右推一段距离。如此反复进行,直到全
流板与换热管形成一定的倾角,对换熱管产生了很部折流板装好。⑤丝焊右侧管板与筒体,采用引管
大的摩擦力,造成热交换器制造完毕后换热管与折将所有換热管引人左侧管板的孔中
流板接触的部分就已经产生了缺陷,并且排管上、下5结语
端更为严重,此缺陷在设备发生振动时就成为了破
坏源头
通过文中所述应对揩施,设备重新制造完成后,
综上所述,热交換器设计中前、后端換热管无支至今已安全运行1a,由此证明对失效原因的分析及
撑跨距远大于标准要求,加之制造工艺的不合理造采取的措施是可行的
成了该大型固定管板热交换器在短期使用后连续发
生:失效
参考文献
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由于折流板较薄,钴孔时钻头的推力将使折流
2005:(4):57-59
板中心产生变形。因此,制造时将折流板去掉毛刺[]黄蝻国,乙烷炉急冷换热器失效分析及修复[「].压力
并校平,以8~10块为一叠,压紧后沿周边点焊,然
容器:2002:(3);41-44,47
后一起钻孔。加工时须注意折流板叠合后的厚度不7玉海波,?则,毛競明,等:管壳式換热充程流动分
能超过钻头工作部分