高压螺纹锁紧环式换热器检修中常见故障分析及对策

薛子文 张钊

【摘 要】高压螺纹锁紧环式换热器是目前生产实践中利用的一种重要花热气类型，其故障会严重的影响具体的生产，所以对设备的故障进行检修非常必要。总结高压螺纹锁紧环式换热器在运行实践中的常见故障，并基于故障讨论针对性的解决策略，这于恢复高压螺纹锁紧环式换热器的应用实效，保证生产效益有显著的作用，所以文章分析研究高压螺纹锁紧环式换热器检修中的常见故障和故障解决对策，旨在为实践提供给帮助。

【关键词】高压螺纹锁紧环式换热器;故障;对策

换热器在目前的生产实践中有着广泛的应用，其中的一种重要类型是高压螺纹锁紧环式换热器，就此类型的换热器具体使用分析来看，其可以为生产实践提供帮助，但是在运用的过程中，其故障会影响到具体的设备使用效果和安全性。出于生产稳定和安全的考虑，积极的对设备的故障做检修分析有突出的现实意义。基于此，总结实践应用中高压螺纹锁紧环式换热器的具体检修故障，并基于故障讨论解决对策有显著的现实价值。

一、内、外圈紧固螺栓咬死

此问题在炼油厂检修中属于共性问题，也是在设备检修过程中遇到的第一个问题，从此类设 备结构上分析，该螺栓仅提供密封比压，并不承受介质压力，不应发生咬死现象，主要原因是：1）未严格按技术要求的力矩上紧螺栓，螺 栓预紧力过大;2）装置运行过程中，发生泄漏后多次紧固;3）未按要求涂抹防高温咬死剂，或咬死剂质量差;4）原设计存在问题，该螺栓长期在高温下 工作，设计时应使螺纹中径拉开一定差值成松动配合，可以有效减少螺纹咬死现象。

二、外部密封泄漏

从外部密封结构分析来看，介质压力通过盲板、锁紧环螺纹传至管箱壳体端部，压力、温度变化时对此处密封影响甚小，但在使用中也时常发生泄漏。综合分析产生的原因主要有以下几点：1）外圈螺纹上紧力掌握不好。要么上紧力矩不 够，要么未采用力矩扳手，螺栓预紧力不均匀。2）密封垫问题。此处密封垫常用的有缠绕 垫片、复合波齿垫及金属垫，每一种形式垫片选择，除应注意垫片采购质量外，还应注意其对应适宜的密封面结构形式。

复合波齿垫与金属垫采用平面密封形式，当采用 0Cr13金属垫时，一般在密封面一侧加工出0.4mm高小凸台，形成线密封结构，可大大提高密封的可靠性。如采用缠绕垫片，应选择榫槽面结构形式，这 样可克服密封面宽度窄的问题。榫槽面可选择在壳体的一侧密封面上，也可选择在密封盖板一侧。需要特别指出，无论此处选用什么类型的垫片及密封面形式，都应注意垫片质量，特别是对大直径换热器。

三、管、壳程内部串漏

内部串漏在两种情况下发生：1）换热管与管板连接处泄漏或 U形管 R部

位破裂造成;2）当装置压力、温度发生较大波动时，或遇到紧急情况停车后再上压出现内部串漏。上述两种情况都是炼油厂装置运行中常遇到问题。当遇到管、壳程内部串漏时，应仔细鉴别串漏部位，是换热管出问题还是管、壳程密封处出问题。首先应充分利用该类型换热器可带压紧固的特点，动用内圈备用上紧螺栓紧固，同时应仔细观察泄漏情况。如果泄漏情况发生明显变化，基本可排除 U形管本身出问题的可能性。管、壳程串漏一般都属于情况 b，通过紧固内圈螺栓即可解决。

一般来讲，在高压螺纹锁紧环式换热器的具体利用中，做好壓差设计，并确定标准的使用工况，管、壳程内部串漏问题可以避免，但是实际运行中仍然发现泄漏情况，分析其原因主要有以下2点：1）由于其特殊传力结构，螺栓压紧力不是直接作用到管板上，垫片所需压紧力是由内法兰上螺栓通过内隔筒传递到管板，再施加到垫片上。2）管箱内隔筒与管箱材质不同，导致高温下热膨胀量存在差异。内隔筒一般选用不锈钢，管箱为 Cr2Mo钢，两者线膨胀系数相差20%;对400℃左右运行的该设备，不锈钢内隔筒有2mm左右大于 Cr2Mo钢管箱的热膨胀量。由于两者变形不协调，会对内法兰螺栓、内隔筒及壳程侧垫片作用很大的压缩力，这种外力的作用，可能造成内法兰螺栓弯曲变形、内隔筒微量塑性压缩，一旦操 作温度发生大的波动，造成密封垫片因密封比压不够而泄漏。炼油厂进行检修时，有时会发现内法兰螺栓顶端与内隔筒之间存在一定缝隙，证明此情况的确存在。故此种情况下产生的泄漏，一般通过上紧内圈螺栓，弥补密封垫片作用力不足来解决泄漏问题。

4 水压试验

在高压螺纹锁紧环式换热器检修过程中需进行两次水压试验：1）壳程水压试验，目的主要在于检验换热管、管子与管板连接及壳程密封;2）管、壳程同时升压，分别升至要求水试压力，全面检查管程密封及壳程密封情况。

两遍试压过程对按压差设计的换热器来说并无特殊之处，但在炼油厂检修过程中，因对产品结构、特性未仔细研究，也出现一些不应有的问题，应按下列方法处理：1）壳程试压过程中，应严格按图样单独标 明试验压力进行，不应超压。该设备一般制造厂出厂时都配有警示牌，应严格执行。2）管、壳程水试时，应注意压差问题，事先应备好一套试压装置。最好一个泵通过三通接头同时给管、壳程升压，这样可保证升压过程中两者压力平衡，当一侧压力升至要求压力时，用截止阀关闭这一侧，继续升压，直至另一侧也达到额定压力。保压结束后泄压时打开主阀，泄压应缓慢 进行，同时应严密观察压力表数值的变化，在升压降压阶段始终保证两侧压差不超过额定压差值。

5 大螺纹拆装

大螺纹拆装主要涉及两种情况：1）拆螺纹。拆螺纹前，应完全拆除内外圈螺栓。对部分 因咬死不能拆除的螺栓，可采用万向钻等设备钻削去除螺栓。螺栓全部去除后可借外力，如吊车或千斤顶，对螺纹锁紧环施加侧向力直至锁发生松动。螺纹面因长期在高温下运行，可能发生面与面之间粘合现象。对螺纹中段备有注油孔的，应使用注射泵，向螺纹间隙中注入机油，注油 前应仔细清理注油孔，以避免将杂物带入。2）旋螺纹。其过程与拆卸螺纹环基本一致，螺纹锁紧环能顺利旋出就为锁紧环顺利旋入奠定了良好的基础，以下几点在旋合时应注意：1）旋出螺纹锁紧环后，应对螺纹面进行仔细清理，去除残留防咬死剂，彻底打磨去除毛刺。2）应选用质量合格的防高温咬死剂。

结束语

综上所述，高压螺纹锁紧环式换热器在具体利用中存在的故障会严重影响其应用效果，可能还会引发安全事故，所以基于检修实践对具体的故障作总结和分析，并就故障的解决方法做讨论，这可以为实践提供帮助和指导，实现高压螺纹锁紧环式换热器应用效果的提升。

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（作者单位：兖矿鲁南化工有限公司）