管殼式換熱器管板開(kāi)裂原因研究.pdf

1、管殼式換熱器作為一種通用換熱設(shè)備，廣泛應(yīng)用在石油、化工、能源等行業(yè)中。管板是管殼式換熱器的主要零部件之一，管板的性能對(duì)換熱器的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著極其重要的影響。本論文主要分析了某裝置中兩臺(tái)不同的換熱器管板、管束開(kāi)裂原因，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、第一臺(tái)換熱器有十多根換熱管在距管頭約100mm處（管板厚128mm）發(fā)生開(kāi)裂;部分管束裂紋出現(xiàn)在換熱管內(nèi)側(cè)距管頭40-50mm處，大部分管束在管頭貼脹區(qū)內(nèi)出現(xiàn)多處裂紋，裂紋呈周向分布;同

2、時(shí)失效管束外表面存在白色物質(zhì)、黃色及黑色氧化物。
　　通過(guò)管束材料化學(xué)成分分析、斷口附近宏觀形貌、斷口附近微觀形貌、斷口腐蝕產(chǎn)物分析，從材料角度分析管束開(kāi)裂原因，發(fā)現(xiàn)材料的化學(xué)成分符合要求，換熱管材料內(nèi)部存在大量夾雜物是引起管束開(kāi)裂的主要原因。
　　2、第二臺(tái)換熱器自投入使用后，在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)換熱器管束、管板開(kāi)裂，其失效形式主要表現(xiàn)為換熱器管板大面積開(kāi)裂，裂紋大多從管束開(kāi)始沿環(huán)向及徑向管板延伸，通過(guò)對(duì)管板打磨、著色后發(fā)現(xiàn)，大約

3、有1/3管板與管子在連接焊縫處有裂紋。
　　綜合分析管板與管束材料的金相組織、管板的宏微觀斷口分析、斷口腐蝕產(chǎn)物分析、管板溫度-應(yīng)力耦合場(chǎng)及換熱器內(nèi)流體誘發(fā)振動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn):管板和管束所用材料均符合要求;焊接時(shí)預(yù)熱溫度不夠或未預(yù)熱，在焊肉處產(chǎn)生粗大的柱狀晶組織，該組織是造成管橋開(kāi)裂的主要原因;工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力是造成管板開(kāi)裂的主要條件，腐蝕介質(zhì)促進(jìn)了管板開(kāi)裂;管板和管頭之間存在間隙促進(jìn)了管頭周向開(kāi)裂。綜上所述，管板開(kāi)裂是應(yīng)力腐蝕、熱