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列管式换热器换热管断裂失效分析,2015年5月17日,断裂位置,断裂原因,主要原因:1.高温高压工况引起热应力或附加应力;2.湍流诱导管束振动,产生交变应力;3.换热管腐蚀。,振动引起的断裂,换热器频繁开停机,紊流、漩涡脱落等会诱导换热管振动,从而产生周期性的交变应力,使换热管发生疲劳断裂。,振动引起的断裂,流体诱导振动:漩涡脱落,振动引起的断裂,流体诱导振动:漩涡脱落,振动引起的断裂,流体诱导振动:,振动引起的断裂,交变应力引起断裂,振动引起的断裂,振动导致换热管发生碰撞,使管壁磨损变薄,管子最终开裂。,振动引起的断裂,换热管振动时与折流板管孔内表面摩擦,折流板厚度较小,对换热管产生“锯切”作用。,振动引起的断裂,防止管束振动的方法:1.制定合理的开停工程序,加强在线监测,严格控制运行条件,在流体入口前设置缓冲板,减少脉冲;2.优化结构设计,适当减小折流板间距,增大管壁厚度和折流板厚度;3.折流板上的管孔与管子采用紧密配合,间隙不要过大;4.改变支撑物形式,如折流板改为折流杆式,可有效消除流体诱导振动。另外,降低壳程流体流速是防止管束振动最直接的方法,但同时传热效率也会随之降低。,管束腐蚀和磨蚀断裂,腐蚀原因:1.污垢腐蚀;2.流体为腐蚀性介质;3.管内壁有异物积累而发生局部腐蚀;4.管内流速过大而发生磨蚀,流速过小则异物易附着管壁,造成电位差而导致腐蚀;5.管端发生缝隙腐蚀等。,管束腐蚀和磨蚀断裂,腐蚀导致的断裂是腐蚀与应力共同作用的结果,换热管内外表面腐蚀产生裂纹,在各种应力作用下最终换热管断裂,称为应力腐蚀。,管束腐蚀和磨蚀断裂,腐蚀位置存在于各种狭小的间隙中以及换热管表面有损伤的位置。,管束腐蚀和磨蚀断裂,预防腐蚀措施:1.定期清洗管束;2.合理选材;3.在流体中加入缓蚀剂;4.选择适当流速;5.在流体入口设置过滤装置和缓冲结构等。,参考文献,1吴金星,董其伍,刘敏珊,等.管壳式换热器失效分析、预防及在线检测J.压力容器,2001,18(6).2陈刚.304不锈钢换热器管断裂分析J.化工机械,2012,39(3).3李东胜,张斌.航煤循环冷却器U形换热管断裂分析及对策J.化工机械,2013,40(1).4金聚慧.不锈钢换热器管束断裂原因初探J.石油化工腐蚀与防护,2005,22(3).5王军政.基于弱流固耦合方法的换热器流体诱导振动失效分析D.上海:华东理工大学,2011.6龚嶷.石化、火电工业用换热管的腐蚀失效分析及其性能评价D.上海:复旦大学,2012.7赖文星.换热器管束动态特性分析及流体诱导振动研究
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