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换热器管束开裂失效原因分析

文档作者：张淑芝文档来源：大庆石化公司乙烯工程指挥部		点击数：	更新时间： 2022年03月19日
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炼油与化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第23卷
换热器管束开裂失效原因分析
张淑芝
(大庆石化公司乙烯工程指挥部，黑龙江大庆163714)
摘要：通过对换热器管束内外壁的宏观和微观检查及金相组织检测分析，确定了管束开裂失
效原因为低温环境下在内压作用下的过载脆性开裂，换热器管束里的试压残留水在冬季结冰
冻胀是造成管束开裂的主要原因。
关键词：换热器；管束；开裂；失效分析
中图分类号：TQ050．9 文献标识码：B 文章编号：1671—4962(2叭2)05一o030—03
换热器管束隔绝管程与壳程介质，依靠管壁
传导热量。一旦换热器管束发生泄漏，导致管程
与壳程介质混合。换热器管束泄漏多数为腐蚀因
素造成的，但有时在未使用前就发生开裂失效nj。
2012年4月，某化工厂的1台新建的固定管板式换
热器在使用前进行水压试验时，发现有多根管束
泄漏。该换热器于2011年4月制造，2011年6月安
装就位。现场将换热器泄漏管束抽出，进行失效
原因分析，确定了管束发生开裂的原因，并制定了
相应的整改措施。
1管束内外壁的宏观检查
对管束的外观进行宏观检查分析，用体式显
微镜查看管束开裂情况、管体外壁腐蚀情况以及
有无裂纹和其它损伤，见图1。
表2 PE100、PE80管材耐压实验数据
从表2可知，在同样实验条件下，PE100管材
比PE80管材的耐压时间明显要长，说明耐压性能
相对要好。
从PE100、PE80管材料的蠕变实验和耐压实
验结果得出：耐蠕变性能好的材料，其耐压性能也
好。
依据管材耐压性能原理，耐压性能的好坏取
决于树脂晶片尺寸和晶片间的系带分子链强度。
当管材受到内部环应力时，通过Tie链及非晶区分
子链的延展吸收部分能量而不破坏晶格，达到长
期耐压效果。管材级树脂耐蠕变性能可以反映出
Tie链密度的大小，Tie链密度大则耐蠕变性增强，
在一定的外加应力下，达到一定形变所用的时间
就长b 。管材的耐压实验是环向受力蠕变，文中
所述为拉伸蠕变，都是相应的蠕变过程。拉伸蠕
变宏观反映的是材料强度、韧性和耐应力开裂性，
因此，通过测试材料蠕变性能，可以间接反映管材
的耐压性能。
3结论
(1)根据拉伸蠕变实验结果，可以反映材料晶
片间Tie链密度，同时宏观上反映材料的强度、韧
性和耐应力开裂性，经与耐压实验数据相互印证
看出，可以用拉伸蠕变性能间接反映其管材的耐
压性能。
(2)蠕变性能好的聚乙烯管材材料，其管材耐
压性能也好，成正相关关系。
参考文献：
[1]徐振明．进口PE100级管材料的剖析[J]．现代塑料加工应用，
2003，16(1)：18—19．
【2]林聪妹．聚乙烯管材专用料的结构与性能[J]．高分子材料科学与
工程，2009，25(3)：8O一82．
[3]陈正勇，刘俊峰，鲁皓．PPV材料的合成研究进展[J]．化工新型材
料，20O4(5)：19—22．
[4]邹恩广，张踽健，张瑞，等．高耐压等级聚乙烯管材树脂的研究进
展[J]．高分子通报，2012(4)：10—12．
收稿日期：2012—08—27
作者简介：景丽荣：女，工程师，2007年毕业于大庆石油学院化学工程
专业，现从事聚烯烃及合成树脂测试分析工作。

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