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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		点击数： 1	更新时间： 2024年09月21日
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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
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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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