管壳式换热器换热管断裂失效分析

1、2015年年5月月17日日断裂位置断裂位置断裂原因断裂原因主要原因：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。振动引起的断裂振动引起的断裂流体诱导振动：漩涡脱落振动引起的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振动引起的断裂流体诱导振动：振动引起的断裂振动引起的断裂交变应力引起断裂交变应力引起断裂振动引起的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。振动导致换热管发生碰

2、撞，使管壁磨损变薄，管子最终开裂。振动引起的断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，对换热管产生生“锯切锯切”作用。作用。振动引起的断裂振动引起的断裂 防止管束振动的方法：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

3、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管束腐蚀和磨蚀断裂腐蚀原因：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。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管束腐蚀和磨蚀断裂腐蚀位置存在于各种狭小的间隙

4、中以及换热管表面有损伤的位置。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管束腐蚀和磨蚀断裂预防腐蚀措施：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