換熱器管束短期失效分析及對策

1、總第189期202x年第5期山西化工shanxi chemical industrytotal 189no. 5, 202x化機與設備16525/j. cnki. cnl4-l 109/tq. 202x. 05. 54換熱器管束短期失效分析及對策陳繼程i,韓利、胡寶慶i孟嘉鈕2（1.遠東頁巖煉化有限貴任公司.遼寧 撫nji 1130012.遼寧石油化工大學.遼寧 撫xfi 113001）摘要：對關水煤氣換熱器內(nèi)換熱登在短期失效的原因進行分析.從宏觀外表和腐蝕屢的化學分析可知. 腐蝕物中主要是軟化軼和碳破鑰。分析其原因，主要是殼程中的制環(huán)水處理處于開赦狀態(tài)，導致水內(nèi)部 含釵量以及無機鹽超標，在高

2、溫下容易與金屬節(jié)受作用，發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，針對上述問題.分別從換熱窯 和循環(huán)水處理兩方面提出相應措施。并在日常管理中實行實時監(jiān)控.且進行定期清洗。關鍵詞：換熱器管束；席蝕；清洗；預腋；水處理中圖分類號:tq051.5文獻標識碼：a文章編號,1004-7050（202x）05-0154-02換熱器是大型壓縮機機組中不可缺少的換熱裝 骨，它的高效運行是壓編機機組正常運行的必要條 件.也是壓縮器內(nèi)工藝氣體的溫度在平安范圍內(nèi)的 保證。在設計范圍內(nèi).換熱器的換熱效率和壽命與 多種因素密切相關°其中.換熱管內(nèi)外介質(zhì)的組 成對換熱管束的腐蝕有顯著的影響。某煉化公司一臺水煤氣壓縮機換熱器，管內(nèi)介 質(zhì)為水

3、煤氣.管外介質(zhì)為循環(huán)水。換熱器殼程溫度 在30 v120 'c .管程工作溫度在20 （10 x： 工 作壓力在0.2 mpa-1.2 mpao該換熱器的換熱管 管束在短期內(nèi)（v 6個月）便發(fā)生泄漏。導致泄漏的 原因很多.本文從多方面分析泄漏的原因。在分析 的根底上.對介質(zhì)的組成、換熱管束的清洗以及后續(xù) 的實時檢測提出相應的措施.以保證換熱器工作效 率及使用壽命。1工藝分析該換熱器管束材料為20號鋼，管程與殼程內(nèi)介 質(zhì)分別為水媒氣和循環(huán)水。管內(nèi)介質(zhì)組成及循環(huán)水 指標如表1和表2所示。表1水煤氣組成w% p( h»s)/mg m 知成 n:(x co. co n, cm38.9

4、6 oto7 21. 1433.7703x03ptnlhjxlo '15060表2循環(huán)水指標立口由臣全勺或亦總歧«濃度 總戰(zhàn)度總碰成 f ph 電導* 波成/咋. nr/nig -m'3 /mg /nig m 1 標:7.6 705 1.623.5。.52162062泄漏原因分析2.1宏觀形貌取泄漏管束中的一段進行分析.如圖1所示。 從圖1中可以看出,換熱管內(nèi)外部銹蝕嚴重.有泄漏 孔出現(xiàn)換熱管外部有黃色的銹跡.管內(nèi)部的顏色 相對較深.黑色銹跡。此外，還有許多點蝕坑出現(xiàn)。牧 ms 日期：202x-06-04作者簡介：陳維我界.1978年出生.畢位于遼字石格化工大學.碩士

5、 學位.工坦岬.從事石化設務管理工作。將腐蝕層外惻黃色銹跡除去后發(fā)現(xiàn)內(nèi)側呈黑色。說 明除了在換熱管外部有大量的氧化亞鐵存在外.其 里層已經(jīng)被深度氧化成氧化鐵。圖1換熱管腐蝕形貌2.2腐蝕物成分分析對換熱管腐蝕層成分進行分析.具體數(shù)據(jù)如第 155頁表3所示。從第155頁表4的20號鋼中元素 的標準含量比照可以看出,腐蝕層中含有大量的（）、 fjc、cl以及少雖的ca和mg存在。這說明腐蝕 層具有大址的氧化佚和氧化亞狹存在。與圖1中所 觀測的外觀形貌相對應.即氧化亞鐵呈現(xiàn)出黃褐 色.氧化狹那么呈現(xiàn)出黑色。si的含量符合20號鋼標 準的規(guī)定,ca離子以碳酸鈣和硅酸鈣的形式存在， mg離子的存在加速管

6、道的結垢：除此以外.大址（1 元素的存在加速了對20號鋼材電腐蝕。表3腐蝕層能譜分析結果成分 0fe c cl s simg ca3,%) 63.2021.59 13.49 1. 11 0.23 0.210. 09 0.04表4 20號鋼元素標準ssipmn71*? 50.2d wo.35 0. 18-037 <0.350. 35 0. 652.3金相分析圖2所示為原管管壁和除銹后管壁的金相圖。 從圖2q中可以看出.20鋼管經(jīng)過冷拔后.基材呈帶 狀.白色的為拉伸的鐵索體，拉伸方向沿管子縱向方 向；黑色的為珠光體。比照圖2b）和圖2a）.除銹拋 光后的金相組織沒有發(fā)生改變。由此可以判斷,該

7、 換熱管的基材符合標準，不是造成泄漏的原因。圖2 新管金相圖（x 100）與除銹后管金相圖通過宏觀形貌、微觀形貌以及腐蝕層的化學元 素分析可知.管束內(nèi)外外表均發(fā)生了腐蝕且外外表 的腐蝕厚度大于內(nèi)外表的腐蝕厚度.泄漏孔由外表 而穿向內(nèi)表而。主要原因是循環(huán)水中存在較高的（） 含lit-clca和mg離子的含妝也超標。而在實際 生產(chǎn)中,該循環(huán)水處理為開放式，水中含有大妝的 （l存在。換熱設備在高溫高壓下工作.由于換熱管 與介質(zhì)的導熱系數(shù)不一致因此在換熱管附近的介 質(zhì)形成溫度梯度，在溫度梯度的作用下，溶解的（）2 被源源不斷地帶入到管壁.與其接觸并作用.這是導 致?lián)Q熱管束在短期內(nèi)就產(chǎn)生嚴重泄漏的主要原

8、因。 此外.循環(huán)水中無機鹽離子的存在，對換熱管起到腐 蝕作用戲3解決方案由上述分析可知,循環(huán)水水質(zhì)是造成腐蝕的主要原因。腐蝕不僅降低換熱效率.而目.大大縮短了 換熱器使用壽命。因此.從兩方面對換熱器進行 處理。首先給換熱器除銹.然后對循環(huán)水進行處理。1）史換和清洗換熱管首先對該換熱管束進行整體排查將泄漏的管 進行更換然后對換熱器進行整體化學清洗在化 學清洗前根據(jù)腐蝕的情況確定清洗方案如下：酸洗 除銹預膜形成金屬保護膜。此外，對開放式的 水處理改用封閉式的處理方式。防止水處理中含氧 量的增加。2）循環(huán)水處理在給換熱器清洗和預膜后還應該對循環(huán)水進 行處理。為了節(jié)約水資源.根據(jù)循環(huán)水水質(zhì).篩選出 適

9、用性強的高效緩蝕阻垢劑添加到其中.目前.水 處理采用的有機阻垢劑有臃酸類阻垢劑吼液酸類 阻垢劑'、麟酸簇酸類阻垢劑等。最常用的阻垢劑 是按照一定配比的瞬段酸、聚段酸和含橫酸鹽共聚 物組成的亥合緩蝕阻垢劑。這些有機檄對金屬外表 形成的保護膜起到保護作用.同時對循環(huán)水中的碳 酸鈣等均有良好的鰲合分散和晶格畸變作用。3）循環(huán)水日常管理循環(huán)水管理素有“三分藥劑，七分管理”之說。 在循環(huán)水正常運行后在升溫、蒸發(fā)和冷卻的過程 中.水質(zhì)會發(fā)生變化:.因此.日常運行主要根據(jù)水質(zhì) 變化情況進行及時調(diào)整每天定時分析和上報。與此同時，還要對容器的腐蝕速度和結垢進行 測定。將一定規(guī)格的金屬掛片安裝在循環(huán)水出口

10、管 線上的引出管中，一個月后取出稱重。根據(jù)掛片的 失重情況.可判斷腐蝕速度。根據(jù)工業(yè)循環(huán)水冷卻 水處理設計標準3（gn50050-2007）規(guī)定,冷熱設備 碳鋼管關閉的腐蝕速度v0. 075 mm/a.采用監(jiān)測 換熱器法.模擬換熱器的操作條件，用飽和蒸汽作介 質(zhì)。運行一個月后取卜測算腐蝕率和黏附速率.污 垢熱阻反映結構情況。要求到達&t.業(yè)循環(huán)水冷卻 水處理設計標準mgn5oo5o-2oo7 ）規(guī)定：換熱設備 水側管壁的年污垢熱阻v3.44x10t m2 k/w,水 面污垢沉積速率w 20 mg/cm2 月。4結語通過上述分析可知，本文中換熱管材質(zhì)合格，造 成換熱管束短時期失效的主要原

11、因是循環(huán)水水質(zhì)的 問題。因此針對該問題提出了解決方案首先對 腐蝕嚴重的換熱管清洗。其次，對循環(huán)水水質(zhì)進行 阻垢緩蝕處理。在正常運行后.分別對換熱管的腐 （下掛第158 »） 158 山西化工sxhgbjb© 126. com對于其他較為特殊的故障大局部也是采用更 換和替代的處理措施.比方原料尾氣壓縮機二級氣 閥閥蓋()型圈的高溫碳化故障.同樣是先選擇更換 故障部位.再選擇能夠耐高溫的其他材料進行替代。參考文獻：1 苗潤澤.活塞壓縮機檢修中常見故障及姓理措施口.科技資訊,20xx.16(34):116-117.2 唐學祥.魏萬軍.活塞床縮機檢修中常見故障及處理措 施j .科技

12、創(chuàng)新與應用,20xx(32):141.：3林志超.王謝.活塞壓縮機檢修中常見故障及處理措施 .化工管理,20xx(2):21.4牛建.探討活窸式壓縮機檢修過程中常見故障及處理 措施. ix域治理.20xx(7):244.common faults and treatment measures in maintenance of piston compressorcheng zhiguo. wang haoli(shanxi lutan coal-based clean energy co. . ltd. changzhi shanxi 046200« china)al)stnict：

13、 several common piston compressors are selecied： dccarl)onization compressor, new hydrogen compressor, rich gas compressorw raw nuncrial tail gas compressor fuel gas compressor and hydrogen coniprcswr. by exploring these six kinds of compressors the common fault types and treatment measures arc foun

14、d.key words： piston compressor； supjx)rt ring； piston ring； fuel hydrogen； scaling ring； nitrogen seal： fauh tyjx: (reatment measures： replacement and substitution(上接第155頁蝕和循環(huán)水的水質(zhì)進行監(jiān)控。保證換熱器在設計工 況下進行運行的同時.定期進行清洗以使換熱器達 到高效換熱并延長使用壽命。參考文獻：口陳文覺顧福明.石生芳，等.急冷油稀樣蒸汽換熱器 管子的腐蝕失效分析j .化工設備與管道.20xx(48)： 64-67.2 劉民

15、.雙相不銹鋼(2205)換熱管短期泄漏失效原因分 析與討論j.壓力容器.20xx(35)：52-56.3 .xnnabattula r k. huck w t s. onck p r. micron- scalc channel formation by the release and lx>nd-back of pre-stressed thin films： a finite element analysis j. journal of the mechanics and physics of solids. 20xx< 58-447-465.4 stannard m c. p

16、auliacraujour e. dual-scale pattern formation in nanopariicle assembliej. j phy. chem. c.20xx.112：15195-15203.5 jaime s v, enrique l method for large-scale production of multimctallic layered dooublc hydroxides： formation mechanism discernmentj. chem maier.20xx. 21：5809-5818.short term failure analy

17、sis and countermeasures of heat exchanger tube bundlechen jicheng1, iia lf , hu baoqing1, meng jiayu2< 1. far east shale rerining and chemical co. ltd. fushun liaoning 113001 china；2. liaoning shihua university. fushun l.iaoning 113001. china)abstract: the cause of short term failure of the heat

18、exchange tulx- in a water gas heal exchanger is analyzed. from the chemical analysis of the macro surface and corrosion layer, the main corrosion products arc iron oxide and calcium carbonate. the main reason is that the circulating water treatmeni in the shell side is in the open state which leads to the excessive oxygen content and inorganic salts in the water# and it is easy lo interact with the metal pipe wall at high temperature resulting in corrosion. in view of the abov