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[摘 要]浮头式换热器管束可以抽出来，清洗方便，管束在使用过程中温差膨胀而不受壳体约束，不会产生温差应力等优点，在化工装置中应用范围较广。由于管程内外介质压力的不同、介质的腐蚀、冲刷、温度、焊接缺陷以及密封材料的损坏，使得换热器故障不断，影响着生产装置的正常运行和工厂的经济效益，对浮头式换热器进行失效及故障分析，保证设备长周期运行已成为生产中不可忽视的问题。
[关键词]浮头式换热器；泄露原因；故障分析
中图分类号：F211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0034-01
换热器是石油化工、化学工业、能源工业等生产领域中应用很广泛的热量交换设备，尤其在炼油企业中，换热器更是其龙头装置-常减压装置的关键设备之一，它能否安全、连续、有效地运行，直接影响本装置及后续装置的正常生产和经济效益。
1 概述
浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成。
浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。但该换热器结构较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。
2 泄露原因及分析处理
我们通过对轻烃分馏车间原料换热器E200的实际运行来阐述浮头式换热器泄露原因及分析。
E-200为BES1000-2.5-310-6/19-4I型浮头式换热器，在运行过程中发生泄漏主要有两种情况，一种情况是管程高压轻烃窜入壳程低压工业混合烷中，一般为换热管腐蚀穿孔、换热管与管板焊口开裂、小浮头法兰密封漏原因造成换热器内漏。另一情况为密封垫压偏或垫片质量不合格、螺栓松紧度不够、设备本体法兰与连接管线法兰端面发生腐蚀、损坏等造成的换热器外部法兰密封泄漏。
下面对E-200的泄漏进行分析。
2.1 E-200内漏
在轻烃分馏装置运行过程中E200共发生4次内漏，具体情况见表1。
2.1.1 介质腐蚀造成管束泄漏。
由表1可以看出，E-200四次内漏中有三次是由于管束腐蚀穿孔造成的。这是由于原料轻烃及工业混合烷中含有的硫化氢、硫醇等物质腐蚀换热器芯子，换热器长期运行后管束管壁变薄，当管束内轻烃压力变大或壳程工业混合烷温度很高时管束穿孔导致内漏。
措施：更换不锈钢芯子。此外，每年对换热器拆卸检查、抽装芯子高压清洗，可以减少管束腐蚀，以延长设备使用寿命。
2.1.2 小浮头垫片泄漏
1、小浮头垫片密封面狭窄。
措施：换热器小浮头原垫片尺寸为992*962*8*4 ，现更改为992*960*8*4增加密封面接触面积。
2、小浮头垫片安装时受力不均匀。
措施：1）安装小浮头垫片时，将小封头垫片镶入小浮头内，防止垫片错位。
2）吊装小浮头要均匀受力，避免小浮头垫片损坏。
3）要求施工单位安装小浮头时先将螺栓用扳手拧紧在使用风动扳手进行紧固。
4）加强现场监督，保证安装质量。
尤其在波动的高温作用下钩圈、螺栓、垫片等材料在高温的环境下，其机械性能降低，会发生蠕变和应力松弛现象，使密封比下降。如果温度和压力均有波动时，垫片将会疲劳使密封失效。由于换热器管、壳程介质温度不一样，在低温下卡钩法兰、螺栓冷却速度不一样，垫片预紧力不均匀地降低，使螺栓的拉紧力减小，造成卡钩法兰对垫子的压紧量减少，造成小浮头垫子泄漏或管箱封头渗漏（外漏）
由于换热器在投用、或使用过程中温度变化使小浮头钩圈、螺栓、垫片等材料在高温的环境下，其机械性能降低，会发生蠕变和应力松弛现象，使密封比下降。如果温度和压力均有波动时，垫片将会疲劳使密封失效。由于换热器管、壳程介质温度不一样，在低温下卡钩法兰、螺栓冷却速度不一样，垫片预紧力不均匀地降低，使螺栓的拉紧力减小，造成卡钩法兰对垫子的压紧量减少，造成小浮头垫子泄漏。
造成换热器小浮头密封内漏原因为小浮头安装方面的原因。近两年内我们在检修期间，在安装小浮头时特别注意同时在管程上水打压检查小浮头密封情况，避免投运后发生渗漏。另一方面我们在日常操作上严格执行操作规程，避免组分变化时操作不当引起的渗漏。
装置检修小浮头安装注意以下几点要求：
1、小浮头盖密封面必须清洁、干净、无凹痕；
2、小浮头垫片外型尺寸要达到标准、无伤痕、裂缝、凸坑、皱纹等缺陷；
3、将小浮头密封面抹点粘性物质，将密封垫片镶入小浮头内，防止小浮头安装时，浮头垫片错位，造成泄漏。小浮头密封垫、卡钩法兰安装时必需平行；
4、在吊装小浮头、封头时，要用两个手动葫芦吊装起到平衡状态，防止垫片压偏。
5、应用碟簧技术，控制由于热胀冷缩引发的小浮头垫片泄漏
6、需手动操作进行定点紧固，螺栓紧固时，一般应按下图顺序进行最后再用扭矩扳手在进行紧固。
7、上水试压压力缓慢上升至规定压力，恒压时间不低于20分钟。
同时安装高温碟簧避免渗漏。当换热器投用运行时，冷热物料进行换热，高温碟簧具有超强补偿能够可以有效地因热胀冷缩而导致的预紧力的改变，使预紧力保持稳定不变，防止螺栓疲劳和垫片失效。高温碟簧使用寿命为5年，虽然每片碟簧价格在80元左右，按一个小浮头32片使用上看，碟簧费用在2560元左右。虽价格比密封垫片贵了很多，但避免了小浮头渗漏所造成的维修频次及费用。
参考文献
[1] 秦叔经，叶文邦.换热器[M].北京：中国石化出版社，2005.
[2] 钱颂文.换热器设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3] 王恒祥.换热器管束泄露原因分析及对策[J].河南化工，2001，（10）.
[关键词]浮头式换热器；泄露原因；故障分析
中图分类号：F211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0034-01
换热器是石油化工、化学工业、能源工业等生产领域中应用很广泛的热量交换设备，尤其在炼油企业中，换热器更是其龙头装置-常减压装置的关键设备之一，它能否安全、连续、有效地运行，直接影响本装置及后续装置的正常生产和经济效益。
1 概述
浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成。
浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。但该换热器结构较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。
2 泄露原因及分析处理
我们通过对轻烃分馏车间原料换热器E200的实际运行来阐述浮头式换热器泄露原因及分析。
E-200为BES1000-2.5-310-6/19-4I型浮头式换热器，在运行过程中发生泄漏主要有两种情况，一种情况是管程高压轻烃窜入壳程低压工业混合烷中，一般为换热管腐蚀穿孔、换热管与管板焊口开裂、小浮头法兰密封漏原因造成换热器内漏。另一情况为密封垫压偏或垫片质量不合格、螺栓松紧度不够、设备本体法兰与连接管线法兰端面发生腐蚀、损坏等造成的换热器外部法兰密封泄漏。
下面对E-200的泄漏进行分析。
2.1 E-200内漏
在轻烃分馏装置运行过程中E200共发生4次内漏，具体情况见表1。
2.1.1 介质腐蚀造成管束泄漏。
由表1可以看出，E-200四次内漏中有三次是由于管束腐蚀穿孔造成的。这是由于原料轻烃及工业混合烷中含有的硫化氢、硫醇等物质腐蚀换热器芯子，换热器长期运行后管束管壁变薄，当管束内轻烃压力变大或壳程工业混合烷温度很高时管束穿孔导致内漏。
措施：更换不锈钢芯子。此外，每年对换热器拆卸检查、抽装芯子高压清洗，可以减少管束腐蚀，以延长设备使用寿命。
2.1.2 小浮头垫片泄漏
1、小浮头垫片密封面狭窄。
措施：换热器小浮头原垫片尺寸为992*962*8*4 ，现更改为992*960*8*4增加密封面接触面积。
2、小浮头垫片安装时受力不均匀。
措施：1）安装小浮头垫片时，将小封头垫片镶入小浮头内，防止垫片错位。
2）吊装小浮头要均匀受力，避免小浮头垫片损坏。
3）要求施工单位安装小浮头时先将螺栓用扳手拧紧在使用风动扳手进行紧固。
4）加强现场监督，保证安装质量。
尤其在波动的高温作用下钩圈、螺栓、垫片等材料在高温的环境下，其机械性能降低，会发生蠕变和应力松弛现象，使密封比下降。如果温度和压力均有波动时，垫片将会疲劳使密封失效。由于换热器管、壳程介质温度不一样，在低温下卡钩法兰、螺栓冷却速度不一样，垫片预紧力不均匀地降低，使螺栓的拉紧力减小，造成卡钩法兰对垫子的压紧量减少，造成小浮头垫子泄漏或管箱封头渗漏（外漏）
由于换热器在投用、或使用过程中温度变化使小浮头钩圈、螺栓、垫片等材料在高温的环境下，其机械性能降低，会发生蠕变和应力松弛现象，使密封比下降。如果温度和压力均有波动时，垫片将会疲劳使密封失效。由于换热器管、壳程介质温度不一样，在低温下卡钩法兰、螺栓冷却速度不一样，垫片预紧力不均匀地降低，使螺栓的拉紧力减小，造成卡钩法兰对垫子的压紧量减少，造成小浮头垫子泄漏。
造成换热器小浮头密封内漏原因为小浮头安装方面的原因。近两年内我们在检修期间，在安装小浮头时特别注意同时在管程上水打压检查小浮头密封情况，避免投运后发生渗漏。另一方面我们在日常操作上严格执行操作规程，避免组分变化时操作不当引起的渗漏。
装置检修小浮头安装注意以下几点要求：
1、小浮头盖密封面必须清洁、干净、无凹痕；
2、小浮头垫片外型尺寸要达到标准、无伤痕、裂缝、凸坑、皱纹等缺陷；
3、将小浮头密封面抹点粘性物质，将密封垫片镶入小浮头内，防止小浮头安装时，浮头垫片错位，造成泄漏。小浮头密封垫、卡钩法兰安装时必需平行；
4、在吊装小浮头、封头时，要用两个手动葫芦吊装起到平衡状态，防止垫片压偏。
5、应用碟簧技术，控制由于热胀冷缩引发的小浮头垫片泄漏
6、需手动操作进行定点紧固，螺栓紧固时，一般应按下图顺序进行最后再用扭矩扳手在进行紧固。
7、上水试压压力缓慢上升至规定压力，恒压时间不低于20分钟。
同时安装高温碟簧避免渗漏。当换热器投用运行时，冷热物料进行换热，高温碟簧具有超强补偿能够可以有效地因热胀冷缩而导致的预紧力的改变，使预紧力保持稳定不变，防止螺栓疲劳和垫片失效。高温碟簧使用寿命为5年，虽然每片碟簧价格在80元左右，按一个小浮头32片使用上看，碟簧费用在2560元左右。虽价格比密封垫片贵了很多，但避免了小浮头渗漏所造成的维修频次及费用。
参考文献
[1] 秦叔经，叶文邦.换热器[M].北京：中国石化出版社，2005.
[2] 钱颂文.换热器设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3] 王恒祥.换热器管束泄露原因分析及对策[J].河南化工，2001，（10）.