换热器检修方法应用探讨

卢少庆，邵 颖，何占兴，孙云凤，郑志威，张培义

(中国石化中原油田分公司天然气处理厂，河南濮阳 457162)

换热器在石油化工中的应用十分广泛，其重要性也是显而宜见的，换热设备利用率的高低直接影响到化工工艺的效率以及成本的费用。换热器的使用过程中，必须接受定期检修，不但要保障其在工艺设计范围内进行热量交换，作为压力容器还要保障其安全生产。本文根据检维修实践，总结了换热器检修过程中的几种自主方法。

1 在换热器拆卸过程中的做法

换热器的自重较大，动辄二、三十吨，特别是在离地面有一定高度时，将换热器拆解进行检修需要较大的工作量，去年三气厂两台高架大型换热器需要做壳体检测，抽取芯子的工作由维修队完成，芯子重达5 t。换热器在离地8 m的平台上，第一步必须将芯子从壳体中拖出足够的距离，才能使用吊车，维修队根据各种情况，制作了简易装置，实现吊装的可能性。将两根15 m长的钢管和一根1 m长的钢管焊接成“门”字形，在1 m长的钢管上焊接厚钢板作为加强筋。

①首先将换热器的管束部分从后端用千斤顶顶出约200 mm，将该“门”字形的铁架的开口固定在壳体的螺栓上，将手拉葫芦一端放在铁框上，一端系挂吊装带环抱换热器管束，形成借力框架，将芯子从壳体中拖出。

②待换热器管束顶出1000 mm后利用吊车用吊装专用索具套上换热器的管束，索具下面的横梁一定在换热器管束的隔板位置，吊车开始缓慢受力，在抽出过程中管束始终保持水平，随着管束的顶出，吊车随着转杆，直到管束的倒数第二块隔板伸出壳体停止。

③在倒数第二块隔板处同样套上第二套吊装索具，缓慢拉紧第二套吊装索具，使第二套索具和第一套索具逐渐达到受力平衡，这样吊车开始转杆，换热器管束被吊出。

2 换热器管束疏通方法的运用

根据换热器运行过程中流体的流量、温度、压力等工艺指标的变化判断热交换器的状况。一般来说，温度、流量、压力等指标发生变化，应考虑管束结垢或堵塞影响换热效果。

通过管束清洗，改善产品质量，清除原材料表面的污染物可保持其良好的后加工性能，维持正常生产，延长设备寿命，清除原材料表面污垢可保持材料的表面性质，保证后续生产工序的实施。定期或不定期清理生产设备的污垢，可达到维持设备正常运行，控制设备腐蚀，延长使用寿命与运行周期的目的。

换热器管束在生产中产生的很多结焦、油污垢、沉积物、腐蚀产物、聚合物、菌类、藻类、黏泥等污垢，这些污垢很难通过反冲洗清除掉。我们采用了机械清洗和喷射清洗相结合的方式。

①机械清洗。改造手动电钻机，将和管子直径相差不到的钻头焊接在钢条上，疏通时也可以在轴端装上刷子、刀具等，插入每个管孔中，使其旋转以除去污垢。此方法不仅适合于直管，而且还可以清洗弯曲管子，但由于机械振动及钻头等对管孔壁的刮伤，故有一定的局限性。适用于容积较小，容易拆卸和更换的热交换器。

②喷射清洗。将高压水从喷嘴中喷出，是除去管束内表面结垢和外表面污垢的有效方法，可采用手持喷枪进行手工操作的清洗。喷射清洗适用于容积小，容易拆卸和更换的热交换器。

3 管束腐蚀情况的检查与维修

3.1 检查泄漏情况的方法

管束的检查是热交换器中最难，但又是最重要的部分。也可能是管束在使用中受到介质的作用，或者是自身的材料缺陷，发生了点蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、晶间腐蚀等情况，这些必须通过试压进行检查，确定泄漏情况和具体地点。内部列管部分出现腐蚀穿孔，引起泄漏，管程、壳程介质混合，影响装置正常生产。如对存在该类故障的换热器进行整体管芯更换，成本太高，且必须进行抽取旧管芯、安装新管芯的操作，更换周期长。我们设计制作与换热器封头法兰规格相同的压盘，使用时压紧管程与壳程之间的密封面，往壳程注入水，进行水压试验，管板端面有水流出的列管，即可判定为已穿孔列管。将泄流的管束堵塞，隔断其参与工艺流程，但要注意堵塞的管束数量不能超过10%，否则影响换热效果。

3.2 焊接管束与管板

由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱，管板与换热管连接处极易泄漏，导致换热器失效。如果管束与管板处出现了泄漏，如何焊接则是个要求较高的过程。

①焊接需要注意事项。换热管和管板焊接接头受载较特殊，除了受管程和壳程压力差外，还有管板变形，特别固定管板换热器还有温差应力、角焊接头本身具有应力集中，存在焊接热应力，虽有自限性，但管板为密集开孔，焊接热影响大，应力集中点多，微裂纹产生可能性大。

②焊接方法。在焊前用钢丝刷清理、压缩空气吹净等方法使之出现金属光泽。在焊接过程中，采用合理焊接工艺和速度，使每根焊条焊完整个管的焊缝后在四孔中间三角区引弧和熄弧;对于碳钢换热器采用双道焊接:先将管板和换热管先焊接一道，然后用钢丝刷等清理干净，根据现场情况采用试压或着色等方法检查，有经验也可直接肉眼检查。对漏点和裂纹要打磨掉后补焊;所有完成后再焊接一道。通过双道焊接，焊接接头尺寸达到设计要求;通过中间检查，有效地消除了焊接缺陷，从而保证换热器和管板焊接接头质量。对于一些耐蚀性能好的不锈钢材质且采用氩弧焊等来保证焊缝质量的换热器，则可视情况采用一道或二道焊接，但也采用合理焊接工艺和速度来充分保证焊接接头尺寸。经过上述措施后，有效地提高换热器和管板焊接接头的质量。