换热器管束接头泄漏分析与对策

李亚莉(陕西延长石油集团氟硅化工有限公司，陕西 商洛 726000)

换热器管束接头泄漏分析与对策

李亚莉(陕西延长石油集团氟硅化工有限公司，陕西 商洛 726000)

由于换热器有着提升传热效率和强度、节能等特点，所以被广泛的应用在各个领域当中，主要涉及的有：石油、化工、暖通、中水处理设备等方面。换热器质量的好坏与否严重的影响到行业的生产效益和安全，而影响换热器品质的一项重要因素就是管束接头，因此就必须要强化对管束接头质量的监管。本文主要以石油化工行业中所应用的换热器为研究对象，对其管束接头中存在的泄漏问题及原因进行了分析，并针对其中的问题提出相应的解决措施。

换热器；管束接头；泄漏；措施

1 换热器的概述

换热器通常被应用在轻工、能源、石油、化工等工业生产当中，主要作用就是用于流体的加热和降温，负责液体气化或气体液化。它可以是以单独设备的形式而存在。如：冷却器、加热器等，也可以被当做设备的某一部分，如：氨合成塔内的换热器。据了解，换热器在设备的整体中占有20%-30%的成分，因此就需要我们重视对换热器的使用，保证其质量就是保证生产。

2 该换热器的相关参数

此换热器主要为浮头式，型号是BIS900-1.6-215-6/25-4 II,对其进行制造和验收的要求和标准要以GB151-1999《钢制管壳式换热器》中的II级为主。管板的薄厚度在55mm，所采用的材料也是依照相关标准的II级16Mn，管孔的直径是φ25.4+ 0.2mm;而换热管所使用的是SUS321，其具体的规格型号是φ 25X1.6mm的钢管材料,内外径的差额保持在±0.2mm,此换热管需要依照GB13296-91《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》的标准来进行执行。管板和换热管之间的连接方式以强度胀为主。

3 管束接头泄漏的原因

在进行对以强度胀方式连接的管束水压测试之后，管束的接头地方有多处发生泄漏现象，在经过补胀之后也没有起到作用，对其原因进行分析，主要考虑到以下几点：

3.1 换热管和管板的硬度差存在问题

在采用强度胀方式对换热管和管板进行连接时，其自身应该产生一定的强度差，否则就会导致管板的回弹低于管子，使两者之间的连接不够紧密。在我国，对两者的强度差规定是HB30,而在GB151-1999并没有对其进行规定,所以就导致在对换热器进行制造的过程中，其标准在HB20-30以上。而且在制造换热管的过程中，应将其硬度控制在HB121-178的范围内，但对实际中的换热管进行测量时发现其硬度是在HB150-167的范围内，也就是意味着管板的硬度低于换热管的硬度。若在此种情况下，将两者以强度胀的方式进行连接，不但会使管子的回弹受到影响，使两者连接不够紧密，而且也会由于其硬度差存在问题，在胀接的作用下使管板发生变形，从而使连接不紧密，失去密封的效果，进而就会引发管束接头的泄漏。

3.2 SUS321奥氏体不锈钢属于加工硬化倾向大的材料

由于此换热器所属的级别为II级，且管子的外径与管孔之间的距离是0.8mm，所以要使二者的连接能够最大程度上胀紧，就需要将管子的变形量尽可能的最大化，但其变形量不断增大的同时其硬度也会相应的增加，导致换热管硬度大于管板的硬度，造成两者连接不够紧密，引起泄漏。

3.3 胀接技术缺乏合理性

此换热器主要采用的是机械滚珠胀接，而此种方式却会加快管子的硬化。

4 有效改善泄漏问题出现的措施

4.1 管控好换热管与管板的硬度差

要想对硬度差进行控制，首先要做的就是增强管板的硬度，使其高于换热管硬度，因换热管的管孔较小，要达到降低其硬度的目的也不是易事，所以在降低其硬度的同时还要对管板的硬度进行管控，可以采用以下方法：1）对热处理工艺进行改进和完善，将管板的硬度提高到JB4726-2000的范围内。2）在条件允许的情况下，要对管板的材料进行改进，采用有较高的材料，如：35号钢，并对其进行硬度处理，使其可以满足HB156-217的标准。

4.2 对换热管和管板之间的距离进行管控

为了可以降低硬化程度，依照相关的规定，就要将管子的外径和管孔进行有效的配合，通过对比我们可以看出，采用TE⁃MA-1996RCB-7.41的标准两者间的配合较为紧密，但在尺寸的精确度方面应该进行提升，为了可以降低管子供应的成本和难度，可以利用GB151-1999,3.6.3中I级换热器的间隙。

4.3 利用液压胀接的方式进行连接

通常情况下，利用强度胀的方式来进行连接，会因其受力不均匀而导致管发生变形，加快管壁的硬化，且随着摩擦力的增加，变形程度也会逐渐发生改变，加之外界的影响因素也相对较多，所以导致胀紧度没办法保持一致。而液压胀接法则是以液压作为动力，在进行施压时是均匀施压，这样就不会导致管子因受压不均衡引发变形，不会产生硬化问题，从而发挥处较好的密封作用。

4.4 在管束接头进行连接时，要尽可能的使用焊接方法，或者是为避免间隙出现腐蚀，而采用焊接加贴胀的方法。

5 结语

总的来说，要想保证生产的安全性和经济性，就必须要对换热器的管束接头质量进行把控，采用正确的方式来提高接头的紧密性，防止出现泄漏现象。尽管如此，但我们还应不断对其连接方式和工艺进行改进和完善，从根本上降低问题的出现概率，不断总结和研究，以便为换热器日后更好的发展奠定基础。

[1]王雪峰.加氢换热器管束泄漏原因分析及对策[J].中国化工装备,2013,(04):35-37.

[2]李晓亮,孟繁如,凌析.顺丁橡胶装置密封油冷却器管束腐蚀原因分析及对策[J].科技与企业,2013,(07):303.

[3]张述旺,胡香娥,严易明.碱液加热器泄漏分析[J].石油化工设备技术,2010,(04):40-42+27.

[4]汪建平,金伟娅,汪秀敏,高增梁.基于有限元分析管壳式换热器拉脱力的研究[J].核动力工程,2008,(06):58-61.