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高效换热器换热管失效分析
文档作者:
马小明 余启超
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更新时间:
2024年09月21日
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高压换热器密封浅析
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364 化工机械 高效换热器换热管失效分析 马十明‘书月超 *目4【^}m**^}I&{& ■l At#^#**;#^fmH£gm#、*%q$、±“、x*&*£十x*《**等}自日 e*日《7*^t∞i妻4目^&女■H.日#”"^t&±¨&日*女7自&∞H日*#一 *■∞ *^; #nf &自** ^&》* ÷∞#娄}TQ051 5 女t镕m日B 2l■日0254 6094(20[I)03m364m3 高螋管壳式换热器由于其结构特点.常发生 多种形式的失效,主要表现为热应力或附加应力、 工作介质的腐蚀性、换热管束的振动等因素造成 换热器局部或档体失散。笔者所论述的失娥设备 为E1501缩放管高效管壳式换热器,主要失效部 位位于管板内便l与换热管连接处,有20多条换热 管发生泄漏,换热管外径为18mm,内径为】3mm. 壁厚为2 5 mm.换热管材料为奥氏悼不锈钢.设 换热器崩于将温度为225℃.压力为0 6MPa的压 缩空气冷却到40'U以下.其壳体直径为750ram, 壁厚6mm.总传热面器}为6Sin‘。 1理化检测与分析 1 1宏观分析 对失散试样进行客观观察.发现换热器恃板 上的甘扎州有研姓的膺蚀癯迹。按热许断H表面 有拽色辑“.大多数换热许的波纹段外表面有污 垢覆盖.污垢样是泥土色泽.管内表面局部存在较 J{的讦垢.选取古裂纹管样,f}}轴线削歼,观察到 骨外存n贯穿性裂纹.蜘时也存靠求瓣穿裂纹,束 嚣穿裂纹从换热管的山峰向外肇打腱宏观观察 显小换热管起袭干内崆呵并向外壁埘扩腱, 1 2微啦分析 作换热管断II附近用线切割切取试样进行电 镜扫描脱察1,町看出裂纹沿换热竹内表而向外 ^哑延伸H古柯锨裂垃,姗幽l所示.断fj“ 鄢存在冰特辕状与解理特征其存的形兢,冰糖块 状区域靠近换热管断El的内表面.如喇2所示。 观察结果表明,裂纹起裂于管甓内袤耐.靠近内表 面的裂纹具有典型的沿品应力腐蚀断裂特{【E。 mⅢ,*I 962≈6月,LⅢ#授r$#rHI“51054 田2冰糖块状与解理彤挽共存彤眈 3断l『袅面污垢的能噼分析 对换热竹断口表面捌盖物R域进行能谱分 万方数据 析.能避琏域如塌3所月;.分析蚺果见^J 从丧 I中nr以再出断耐缸盖物t}一禽打t.1几索.i兑叫 发现恃内^|{I『|仙川腐蚀痕渣州轱l L内蜓腓他仃A 裂纹.挠热管外丧晰术圯裂纹aI幅蚀彤言兜, 裂:j?豳}。。1”‘嘲 曩l 斯自微压材料能讲分析蛄幕% 取换热瞥的管问垢样分别进行X射线符『舯 许析和X射线荧光分析x射线衔射井析结果 表明,垢样上蜚含CaCO、、SiO,、Y·IgP;0⋯ Mg(OH):、x自t荧光分析结*丧IW,垢样中ca P、№岗千音量鞍高.M时也有cI离子.含骷为7 x10 4.这娃奥氏体年锈锕盹~崩蚀的{盘感性彳卜 质,j}体分析结粜见点2山表2-Ⅱ知.换热忤垢 蟮巾古有删兀索.这址甍氏傩小锈铺懂力腐蚀的 敏感性介质. 袁2挟热管管同垢样x舯线黄克分析结果% 1 4换热管材料的金棚升析 分别埘换热管不同酃伸的取样进=阡金_『组织 分析‘.在抛光态F娃讲裂纹是由其内表面向外扩 展.并掉在=趺裂纹(闭4)÷圈5显月;换热管母材 金棚目【织为挛晶奥氏体.裂纹扩艘芏混品型试佯 内表面冠示品间脚蚀形貌,}{内袅面腐蚀严重(嘲 6)。随目【抽取部分换热符渡纹段井沿轴线剂歼.束 发现明娃可见的宏观裂纹,埘取样进"盘相现察. 田6换热骨泣纹段内曩i金相蛆2 2换热瞥的月I}接与应力分析 2 1张接过程 换热器巾换热管与管板的连接采川胀摧结 构。胀接齄靠按热许的塑性变形和管板孔的弹性 变形广:乍捌颦山采选到密封和紧附的目的”做 热符承受某一定值的内压时其内表嘶首先外始 屈暇.这时换热骨所能最受的内脏为弹性极限内 脏P..陆嚣内傩P的不断增大(P’n).换热竹内 在州的飘性K范围也小断扩^.整十按热盱内.虾 矗面先后达到屈服阶段.这时的内脏为换热符的 糍性极限内fIi p:。按搏管^J{别悱饭限内H:P: 的作川下,内雎小变m】变形町以继续增大内JE p 万方数据 366 l 化工机械2011年 将通过其外表面同时作用在管板孔上,换热管外 径与管板孔之间将产生一定的接触压力P,,随着 P增加P,也相应增加,达到某一数值时,管板孔的 内表面由弹性状态开始进入屈服状态,此时管板 孔的接触压力称为弹性极限接触压力P。,管板孔 由于接触压力增大而全部进入塑性状态时的极限 接触压力,称为极限塑性接触压力P,,管板孔在 内压P。
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