板式换热器用密封垫片失效分析及改进

吴丽冬

摘要：板式换热器运行效率高，维护工作量少，在石油、油脂、轻工等领域中得到了迅速普及，也发挥着积极作用。我国近年来的板式换热器产品性能得到了有效提升，类型也比较齐全，应用领域广，尤其是在节能减排上，在国民经济发展中具有重要作用。板式换热器中，橡胶密封垫片是关键部件，本文对其失效原因进行了分析，最后提出来一些养护措施。

关键词：板式换热器;密封垫片;失效分析

中图分类号：TK172;TH136

作为换热器关键部分之一，密封墊片决定了其运行工况最高温度以及内部介质压力。由于密封垫片主要采用橡胶材料制作而成，其密封效果受到橡胶含胶量影响，同时，垫片从混炼胶到检验包装整个生产加工过程都会影响垫片制品的质量，生产中的任何问题都需要及时分析原因，明确针对性措施，通过加强控制生产过程和质量，可以提高产品质量和合格率。在后续投入使用后，后期维护养护需要及时跟进，并及时更换垫片，延长垫片的使用寿命。

一、橡胶垫片密封作用和原理

板式换热器采用橡胶密封垫片，其位于板式换热器金属板片间，通过压紧螺杆和板片具有密封作用。在板片沟槽中，垫片是利用挂扣或是粘胶进行固定的。换热器端板间利用螺栓加紧压力，将压力传输至金属板片中，彼此间垫片被压紧后具有密封作用[1]。相对于管壳式换热器而言，板片式换热器的换热效果更高，可以节约空间、成本，经济实用性更强。在整个装置中，橡胶密封垫片不够明显，十分影响装置整体使用寿命，若是由于橡胶垫片老化会导致装置故障，则无法工作。垫片具有重要作用，封住板片间介质可以让介质不到设备处。板式换热器垫片密封效果是用垫片压缩而成的封赢力以及设备中流体压力所决定的，具有密封性能，不然会导致泄漏现象。垫片采用橡胶材质，但是其由于长期处于形变压力状态下导致垫片应力松弛，尽管压力固定，但是长期作用下密封应力会逐渐衰减。因此，需要及时更换垫片。

二、橡胶垫片缺陷类型及原因

橡胶垫片生产加工时必然会出现一些质量问题，通过分析垫片缺陷类型，控制常见质量问题产生原因，降低产品不良率。

1.按照要求，垫片由于单板换热面积差异，其厚度公差也不同，受到磨具型腔、生产设备等因素影响。其中，磨具型腔加工时由于设备加工精度、道具等会导致磨具型腔深度具有较大波动，超过了产品公差要求。为了防止出现上述问题，需要加强检查型腔加工，调整加工参数，并加大力度培训人员技术水平，做好监测跟踪，以纠正其中的问题[2]。同时，生产设备会影响产品厚度，生产时，磨具在设备热板上固定，磨具合模压力是根据设备油缸提供的，因此，设备状态决定了产品厚度。

2.橡胶产品生产时经常出现气泡等缺陷，影响产品使用性能。气泡缺陷出现原因包括材料、工艺、产品结构、胶料中的水分等。

3.垫片取出时会有断裂现象，也就是垫片粘断现象，导致这种现象出现原因主要是由于垫片和磨具型腔粘结太紧，难以取出导致垫片取出时出现断裂，或是由于产品结构本身不佳导致断裂[3]。

4.垫片生产时极易与飞边粘连，若是粘连部位位于主密封面上则极易导致垫片密封失效，换热器泄露。就粘连情况来看，可以分成垫片内部和表面粘废边两种，垫片内部废边出现原因是胶条存放或运行接触飞边时粘在仪器，或磨具表面清理不干净导致废边粘在胶条上，随着压力进入胶料内。而表面粘废边出现原因是从磨具去除产品时，废边薄，温度高、粘，极易与高温产品粘在一起。

5.垫片表面常出现明显的各种痕迹现象，痕迹一般相对于其他部位硬度更高、更脆，这是因为模具型腔中胶条硫化度不同，胶料中的一些部位已经出现了交联硫化现象，但是其他部位胶料仍然在流动则会导致二者无法充分融合，出现烧焦痕迹。

6.垫片的料不熔缺陷就是在垫片位置上的胶料并未与其他部位相融合，出现分界线，一掰就断。而导致这种现象出现的主要原因是同一材料未融合起来或是不同材料混用导致的，人员操作失误、分子结构差异导致材料融合出现问题，在连接点部位出现断裂现象。

7.垫片放在平台上，在缺乏外力影响下，垫片部位与平台远离，也就是垫片扭曲变形。换热器组装时，扭曲变形垫片极易使垫片脱离板片沟槽，由于垫片硫化度不足时内部材料交联度低，强度也不符合要求，垫片存放或周转时被挤压变形，产生扭曲变形现象。

板式换热器运行后，使用时会出现各种问题，甚至会直接导致垫片密封失效，无法起到密封效用，导致换热器泄露。通常导致泄露原因主要体现在压力、温度、时间等方面。若是在额定工作压力下出现泄露，操作人员很难察觉问题，相对于稳定工作压力来说，冲击会导致瞬间压力峰值提升幅度较大，导致橡胶密封垫移动，随之失去密封作用[4]。而温度突变也会使密封失效，温度变化过快，密封垫线胀系数、弹性变形量以及密封预紧力无法有效匹配，因此一旦作用力减少就会导致设备承压性下降。随着橡胶垫片的长期使用会逐渐老化，影响密封性。

三、板式换热器密封垫片养护措施

换热器安全性标准十分严格，若是密封垫失效会导致外观滴漏，一般可以根据该设备冷态运行期间或是停车冷却期间的滴漏情况对密封件的失效现象进行判断，根据发展情况，该类设备中的一部分具有再调节作用，也就是在出现少量的滴漏之后，再紧固设备片组螺栓，以增加密封垫片应力，解决滴漏问题。对于橡胶密封垫片而言，要对性能进行检查测试，对于可能出现锈蚀的现象需要即可检查，并将老化件去除掉，根据污垢类型进行酸碱化学清理，避免零件表面被腐蚀。

四、结语：

在功能上，换热器和垫片投入应用后，后续维护保养要做好跟进工作，稳定其运行情况，尽量延长使用寿命。

参考文献：

[1]高建稀，王岩.板式换热器故障分析及处理[J].冶金动力，2019（9）：47-49.

[2]王勋伟，肖建斌.板式换热器橡胶密封垫片质量缺陷及原因分析[J].特种橡胶制品，2020，v.41;No.241（01）：45-48+53.

[3]张艳丽.板式换热器失效原因分析及维修方法研究[J].冶金管理，2020，No.387（01）：113+119.

[4]郝建峰，王博，王蒙，等.316LSS管板式换热器管束的腐蚀穿孔失效分析[J].材料保护，2019，52（7）：149-152.

2584500783384