本文在分析换热器管束振动机理的基础上,结合工程实际,针对性地提出了预防措施。 2 振动机理研究进展 管壳式换热器内流体的运动十分复杂,流体的流速和方向不断地发生不规则的变化,使传热管处在不均匀的力场中,受到流体流动的各种激发力作用,极易产生振动。一般认为,换热器管束振动主要是由壳程内的横向流所诱发,管程流体流动诱发振动的可能性较小。振动产生的根本原因是,流致振动的频率与换热器的固有频率接近,此时换热器就会产生强烈的振动。流致振动的机理可归纳为以下几点 : 2.1 卡门漩涡 当流体横掠换热管时,如果流动雷诺数大到一定程度,在其两侧的下游交替发生漩涡,形成周期性的漩涡尾流,称为卡门漩涡。漩涡流致使圆管上的压力分布呈周期性变化
一、概述列管换热器在化工装置中使用非常普遍,同样列管换热器的防腐问题也成为所有化工企业注重的问题。列管换热器的腐蚀经常会导致管束、管口、管板处的腐蚀泄露问题,严重影响企业安全生产,泄漏物进入冷却水系统即污染环境又造成物料浪费,严重时还会导致恶性事故。公司丁二烯装置采用的是乙腈法丁二烯抽提技术,其生产原料主要包括丁二烯、乙腈、亚硝酸钠、、TBC等。2011年8月装置停车大检修期间,对E102A/B、E201A/B总计4台换热器进行解体检修。拆除封头后发现管板腐蚀严重,管板与列管缝隙腐蚀泄漏。后期经贝尔佐纳防腐技术修复后恢复生产运行。二、换热器管板修补施工1.管板修补前状况以E102A/B型换热器为例,E102A/B为丁二烯装置一萃塔冷凝器,壳程介质为碳四,管程介质为循环冷却水,筒体和封头材料为16MnR,管束材料为20#钢,管板材料为16Mn。列管式换热器在制作时,管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊,焊缝形状存在不同程度的缺陷,如凹陷、气孔、夹渣等,焊缝应力的分布也不均匀
设备在生产使用过程中,管板部分一般与工业冷却水接触,而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。因此,管板与列管焊缝就会出现孔蚀和缝隙腐蚀。从外观看,管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物,分布着大小不等的凹坑(图1)。换热器管束与管板的焊缝部分与管板分离,造成换热器内漏现象。2.管板修补原则及前期工作选择锈蚀比较严重的E201A/B两侧管板做试验。管板表面已严重锈蚀或锈损,表面遍布深锈坑或大锈包,特别是2~3mm不规则锈蚀坑的部位,采用贝尔佐纳系列产品和技术修补。将换热器氮气置换合格,用高压水射流技术除去管程及管板表面腐锈、水垢。壳程通入低压蒸汽加热蒸干。打压试验1MPa,测出管程漏点,找出泄漏管束。用锥型20#碳钢塞钉在管板两端并焊接,堵死泄漏的管束。
列管换热器在化工生产中使用较为广泛,它利用两种物料间的充分接触面积实现热量的交换,以满足工艺要求的需要。为了节约工业用水,化工生产中普遍采用循环水作为换热器的冷却介质,用于冷却降温,由于循环水流速低(水压一般为0.4MPa),水中合有油污、泥污、pH值过高,以及水中的菌藻等,都会使管束表面产生沉积物的堆积,从而导致结垢,堵塞管道,降低换热器传热效果;结垢还会引起管束出现“坑蚀”现象,并腐蚀列管,给设备安全运行带来隐患,影响生产。