石油化工装置换热设备的维护与修理

摘要：换热设备是石油化工、能源等工业部门应用最广泛的过程设备之一，经过一段时间周期的运行，石化企业将停机维护和修理，防止存在严重缺陷的容器投入（继续）使用;石化厂在运行过程中，受到多种因素的影响，设备极易发生腐蚀，影响到后续工作，也会缩短设备使用寿命，可以说石化厂的设备腐蚀问题已经成为影响石化厂发展的关键性问题，不仅会造成经济上的损失，更为严重的会影响周边环境，制约石化厂的社会效益。本文具体分析了石化厂设备腐蚀机理，并且提出了相应的维护与修理方法。

关键词：换热器，劣化和失效，日常操作与维护

石化厂换热设备的质量直接决定了产品的质量，这也是石化厂取得良好经济效益的重要途径，可以说换热设备是石化厂生产的支撑，在生产过程中，不可避免的会造成设备腐蚀，影响设备的正常运行。做好石化厂的换热设备维护与修理，提升设备性能，提高设备换热效率，保证生产装置的稳定运行。

一.换热设备的特点

换热器是化工生产过程中主要的换热设备。在石油、化工生产中通常对流体加热或冷却，液体汽化或蒸汽冷凝等过程都有热量交换，因而都需要换热器。换热器的种类很多，结构形式也各有不同，但是通常都应尽量满足下列要求：①应满足工艺条件所规定的温度、压力、流量等要求;②应具有较高的传热效率，换热器所用的材料传热性能要好，传热面积足够且流体阻力要小;③应具有足够的机械强度和刚度，整体结构可靠，节省材料。此外還应便于制造、安装及维修。

二.换热器的日常维护

（1）故障表现：管程、壳程各进出口法兰有无明显裂纹;防腐层有无老化、脱落;密封处泄漏;左右管箱处密封泄漏;

（2）维护方法：补焊;防腐;螺栓紧固，密封垫更换。

三.中修、大修维护

（1）左右管箱密封处泄漏、浮头密封处泄漏、换热管泄漏。

（2）维护方法：换热管清洗、换热管堵漏（采取堵销胀接的方法），密封垫更换、堵漏后进行管程、壳程、浮头处试压，试压压力应符合列管式换热器检修规程相关规定。

四.日常操作维护要点

换热器的操作条件，换热介质的性质，腐蚀速度，运行周期决定了换热器操作维护的内容，现主要以广泛运用的列管式换热器为例，讨论其操作维护与修理方法。

换热器劣化和失效的主要形式及原因

1腐蚀

换热设备管束受到的腐蚀取决于管束内外侧介质的化学成分、浓度、压力、流速以及管束本身的材料性能。

2.介质引起的均匀腐蚀

①硫及硫化物引起的均匀腐蚀。硫及硫化物导致金属表面形成一层金属硫化物。这种硫化物较厚而疏松对金属表面不能起到保护作用。因此这种腐蚀是已一定的速率使管壁减薄。

②盐酸产生的均匀腐蚀。介质中所含的氯化物遇到水时，形成盐水，加热到150-200度以上产生盐酸，有十分强烈的腐蚀作用。是一种“低温腐蚀”，主要发生在有冷凝产生的部位。腐蚀的形态是均匀腐蚀，也可能随着冷凝液的流向产生沟状腐蚀。

③其他强腐蚀性介质

如尿素甲胺液，硫酸，醋酸等也会引起管束的均匀腐蚀。

3.应力腐蚀开裂

石油化工装置的换热设备的应力腐蚀主要有两种：一种是奥氏体不锈钢管，由氯离子引起的应力腐蚀;另一种是铜管在氨环境下的应力腐蚀。

4.冷却水引起的各种腐蚀

水冷却器占了换热设备中相当大的比列，在水冷却器的水侧，会产生各种形态的腐蚀。

①腐蚀与冲蚀。冷却水流速高，并带有泥沙之类的固定颗粒，则在流速高水冲击严重的局部部位以发生这种腐蚀。

②气蚀。当设计不合理，或者实际的运行工况与设计工况不符，引起水侧局部管束的表面发生水的汽化时，容易在水侧的管外壁发生气蚀。

③结垢引起的坑蚀。冷却水流速过低，水质不好，水中带油泥、泥垢、PH值过高，以及水中菌藻等都能使得管束表面产生沉积物的堆积，并使得沉积物覆盖下的管子金属表面氧化膜缺氧而破坏。

④PH值过低，使得管束产生电化学均匀腐蚀。在对冷却器的水侧进行化学清洗或正常运行时，若水质控制不好，使得水侧的PH值过低，易使钢管管束产生电化学均匀腐蚀。

5.其他形式的腐蚀

换热器中还可能出现其他形式的破坏，如管子与管板间的缝隙腐蚀，脱碳，碱脆，氢侵蚀等。

6.机械及热应力损伤

管子与管板胀接处发生松动。（温差应力引起）

②化学清洗及机械清理引起的损伤。（机械或人工清洗，化学清洗造成）

③振动产生的疲劳损伤（设备及介质的流动、压力脉动引发）

五.换热器的正常运行与维护

（1）检查泄漏

各静密封点有无泄漏，如法兰螺栓是否松动，填料、密封是否损坏等。要特别注意有没有内部换热管泄漏，这种情况不能直接看到，要通过工艺上的异常现象分析判断。

1-1：发现压力损失增加，说明管束内外有结垢和 堵塞现象发生。

1-2：换热温度达不到设计工艺参数要求，说明管内外壁产生污垢，传热系数下降，传热速率恶化。

1-3：通过低温液体出口取样，分析其颜色、相对密度、粘度来检查管束的破坏，泄漏情况，如果冷却水的出口粘度高，可能是因管壁结垢、腐蚀速度加快和管束胀口泄漏导致。

（2）检查腐蚀、磨损

细心查看由于腐蚀锈蚀、冲刷造成的损伤，有无老化、脆化、变形、减薄等现象。

（3）检查松动

要检查整个换热器有无异常振动。对于采用法兰连接的密封处，因螺栓随温度上升（150度以上）而伸长，紧固部位发生松动，因此在操作中应重新紧固螺栓。

（4）清洗

在正常运行中，换热器一般不需要多少操作，控制好流速、温度和温差，维护进出口温度、压力和流量，既是维护正常操作，也是利于防垢。但是换热器运行一段时间后，性能还是会有所下降，为使换热器长期连续运行，必须进行检查和清洗。操作运行中检查和清洗是一种积极的维护方法，它既能早期发现异常并采取相应的措施，又可以保持管束表面清洗，保证传热效果和防止腐蚀。

六.定期检查维修设备

石化厂为了提升经济效益，加之生产任务繁重，不可避免地会增加工作时间，设备长时间的使用，定期进 行检查维修不可忽视。石化厂换热设备的腐蚀损坏情况不能完全杜绝，这就需要按照周期进行设备检查，及时发现其中的问题，采取相应的手段，尽可能避免设备腐蚀。 为了进一步提高设备的检查维修效果，充分借鉴国内外 先进维修经验，结合自身石化厂的要求，针对不同类型的换热设备情况选择相应的维护与修理。同时，在日常工作中，做好人才培养工作，建立专业的石化厂换热设备维护与修理工作队伍，提高工作人员的防腐蚀意识，加强人员的培训，提高其专业技术水平，结合石化厂工作的实际特点，进行设备升级，做好设备维护与修理工作。

综上所述，石化厂是石油生产的主要场所，生产环境恶劣，生产产品工艺介质具有一定的腐蚀性，设备腐蚀损坏不可避免，针对这一情况，需要深入分析设备的保养机理，选择相对应的防护手段，并从石化厂整体工作出发，除了提出针对性的防护措施之外，更为重要的是做好整体保障设计考虑，合理选择石化厂换热设备材料，应用有效的方法技术， 并且定期检查维修设备，及时发现问题，解决问题，延长设备的使用寿命，确保石化厂安全生产。

参考文献 ：

【1】化工机械设备管理及维护保养技术探讨[J]. 张建军.中国设备工程. 2019（23）

【2】化工机械设备管理及维护保养技术探讨[J]. 薛晨宇，赵永祥.化工管理. 2018（35）

【3】化工设备换热器的常见腐蚀与防腐研究[J]. 邓庆龙.化工设计通讯. 2020（02）

作者简介：韦东，1971年9月5日出生，男;四川省阆中市;本科;机械工程师，现主要从事设备管理、项目管理;石化企业静设备的研究等工作