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高效換熱器換熱管失效分析

文檔作者：馬小明余啟超		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年09月21日
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364 化工機械
高效換熱器換熱管失效分析
馬十明‘書月超
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■l At#^#**；#^fmH￡gm#、*％q$、±“、x*＆*￡十x*《**等}自日
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高螋管殼式換熱器由于其結構特點．常發(fā)生
多種形式的失效，主要表現(xiàn)為熱應力或附加應力、
工作介質的腐蝕性、換熱管束的振動等因素造成
換熱器局部或檔體失散。筆者所論述的失娥設備
為E1501縮放管高效管殼式換熱器，主要失效部
位位于管板內便l與換熱管連接處，有20多條換熱
管發(fā)生泄漏，換熱管外徑為18mm，內徑為】3mm．
壁厚為2 5 mm．換熱管材料為奧氏悼不銹鋼．設
換熱器崩于將溫度為225℃．壓力為0 6MPa的壓
縮空氣冷卻到40'U以下．其殼體直徑為750ram，
壁厚6mm．總傳熱面器}為6Sin‘。
1理化檢測與分析
1 1宏觀分析
對失散試樣進行客觀觀察．發(fā)現(xiàn)換熱器恃板
上的甘扎州有研姓的膺蝕癯跡。按熱許斷H表面
有拽色輯“．大多數(shù)換熱許的波紋段外表面有污
垢覆蓋．污垢樣是泥土色澤．管內表面局部存在較
J{的訐垢．選取古裂紋管樣，f}}軸線削殲，觀察到
骨外存n貫穿性裂紋．蜘時也存靠求瓣穿裂紋，束
囂穿裂紋從換熱管的山峰向外肇打腱宏觀觀察
顯小換熱管起襲干內崆呵并向外壁塒擴腱，
1 2微啦分析
作換熱管斷II附近用線切割切取試樣進行電
鏡掃描脫察1，町看出裂紋沿換熱竹內表而向外
^啞延伸H古柯锨裂垃，姍幽l所示．斷fj“
鄢存在冰特轅狀與解理特征其存的形兢，冰糖塊
狀區(qū)域靠近換熱管斷El的內表面．如喇2所示。
觀察結果表明，裂紋起裂于管甓內袤耐．靠近內表
面的裂紋具有典型的沿品應力腐蝕斷裂特{【E。
mⅢ，*I 962≈6月，LⅢ#授r$#rHI“51054
田2冰糖塊狀與解理彤挽共存彤眈
3斷l(xiāng)『裊面污垢的能噼分析
對換熱竹斷口表面捌蓋物R域進行能譜分
萬方數(shù)據(jù)
析．能避璉域如塌3所月；．分析蚺果見^J 從喪
I中nr以再出斷耐缸蓋物t}一禽打t．1幾索．i兌叫
發(fā)現(xiàn)恃內^|{I『|仙川腐蝕痕渣州轱l L內蜓腓他仃A
裂紋．撓熱管外喪晰術圯裂紋aI幅蝕彤言兜， 裂：j?豳}。。1”‘嘲
曩l 斯自微壓材料能講分析蛄幕％
取換熱瞥的管問垢樣分別進行X射線符『舯
許析和X射線熒光分析x射線銜射井析結果
表明，垢樣上蜚含CaCO、、SiO，、Y·IgP；0?
Mg(OH)：、x自t熒光分析結*喪IW，垢樣中ca
P、№崗千音量鞍高．M時也有cI離子．含骷為7
x10 4．這娃奧氏體年銹錒盹～崩蝕的{盤感性彳卜
質，j}體分析結糶見點2山表2-Ⅱ知．換熱忤垢
蟮巾古有刪兀索．這址甍氏儺小銹鋪懂力腐蝕的
敏感性介質．
袁2挾熱管管同垢樣x舯線黃克分析結果％
1 4換熱管材料的金棚升析
分別塒換熱管不同酃伸的取樣進=阡金_『組織
分析‘．在拋光態(tài)F娃講裂紋是由其內表面向外擴
展．并掉在=趺裂紋(閉4)÷圈5顯月；換熱管母材
金棚目【織為攣晶奧氏體．裂紋擴艘芏混品型試佯
內表面冠示品間腳蝕形貌，}{內裊面腐蝕嚴重(嘲
6)。隨目【抽取部分換熱符渡紋段井沿軸線劑殲．束
發(fā)現(xiàn)明娃可見的宏觀裂紋，塒取樣進"盤相現(xiàn)察．
田6換熱骨泣紋段內曩i金相蛆2
2換熱瞥的月I}接與應力分析
2 1張接過程
換熱器巾換熱管與管板的連接采川脹摧結
構。脹接齄靠按熱許的塑性變形和管板孔的彈性
變形廣：乍捌顰山采選到密封和緊附的目的”做
熱符承受某一定值的內壓時其內表嘶首先外始
屈暇．這時換熱骨所能最受的內臟為彈性極限內
臟P．．陸囂內儺P的不斷增大(P’n)．換熱竹內
在州的飄性K范圍也小斷擴^．整十按熱盱內．蝦
矗面先后達到屈服階段．這時的內臟為換熱符的
糍性極限內fIi p：。按搏管^J{別悱飯限內H：P：
的作川下，內雎小變m】變形町以繼續(xù)增大內JE p
萬方數(shù)據(jù)
366
l
化工機械2011年
將通過其外表面同時作用在管板孔上，換熱管外
徑與管板孔之間將產(chǎn)生一定的接觸壓力P，，隨著
P增加P，也相應增加，達到某一數(shù)值時，管板孔的
內表面由彈性狀態(tài)開始進入屈服狀態(tài)，此時管板
孔的接觸壓力稱為彈性極限接觸壓力P。，管板孔
由于接觸壓力增大而全部進入塑性狀態(tài)時的極限
接觸壓力，稱為極限塑性接觸壓力P，，管板孔在
內壓P。

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