加氢换热器管束腐蚀断裂分析及改进措施

在某加氢裂化装置一台反应产物/低分油换热器管束中,有两根换热管发生断裂、脱出问题。经换热管断口宏观分析、材料成分分析、断口扫描电镜观察及能谱分析、金相分析、介质分析和交变载荷等综合分析,结果表明：换热器的换热管断裂失效是由点蚀和腐蚀疲劳引起的,点蚀是由氯等腐蚀性元素造成的,且管程受壳程介质冲击载荷影响,在近管板处产生一定的循环应力促进了腐蚀坑处疲劳裂纹的产生和扩展。     

关于压缩机后冷却器管束材料选择的讨论

管板和换热管受管、壳程介质的双重腐蚀，换热器选材及腐蚀问题的焦点是管板和换热管。通过对压缩机后冷却器管板与换热管材料选择的剖析，认为根据工艺条件，换热管没有必要选用0Cr18Ni9，而选用10碳素钢管即能满足工艺要求。     

焦化装置分馏塔顶循换热器管束腐蚀原因分析及应对措施

大庆石化分公司炼油厂1 200kt/a延迟焦化装置分馏塔顶循换热器E1117A/B投用不到两年,其中换热器B的管束腐蚀穿孔,出现泄漏。分析认为,换热管腐蚀穿孔,是由于管程介质中含有较高的腐蚀性元素,使管内壁产生了垢下点腐蚀所致。对新制作管束的换热管内侧采用钛纳米防腐涂料进行了防腐处理,较好地解决了该换热器管束的腐蚀问题。     

高低压加氢换热器管束腐蚀疲劳断裂分析及改进措施

某企业加氢裂化装置1台反应产物/低分油换热器管束中2根换热管发生断裂、脱出问题。经各项理化分析表明:管内存在氯离子富集导致内壁出现点腐蚀;在壳程流体冲击及换热器结构等因素影响下,管束易振动,需承受一定的交变载荷;在点腐蚀及交变载荷引起的循环应力作用下,换热管内壁腐蚀疲劳裂纹不断扩展,最终过载断裂。     

螺纹锁紧环式换热器内漏分析

针对胜利油田桩西精细化工有限责任公司12 kt稳定轻烃加工装置螺纹锁紧环换热器E-106的内漏问题,对螺纹锁紧环的结构特点及内漏原因进行了探讨,螺纹锁紧环换热器内漏的原因主要有：管程与壳程之间密封垫片损坏,换热管与管板焊口处存在缺陷或裂纹,管束存在腐蚀穿孔现象,管板壳程侧密封面存在缺陷,内部螺栓预紧力不够,由于设备长期处于高温高压状态运行,内部螺栓和管板垫片都有可能出现应力松弛,蠕变造成密封性能下降.通过分析并结合实际情况,发现稳定轻烃加工装置换热器E-106内漏的主要原因是管壳程垫片及管板密封面的损坏才导致换热器内漏.提出了发生内漏换热器E-106的修复方法,并总结了螺纹锁紧环式换热器安装使用过程中需要注意的事项.     

热高分气/混合氢换热器腐蚀分析与选材研究

热高分气/混合氢换热器作为加氢装置关键设备之一,长期处于高温、高压及各种腐蚀环境下。该换热器多次因铵盐堵塞换热管或垢下腐蚀致使换热管穿孔,造成装置非计划停车。文章对某高含H_2S装置热高分气/混合氢换热器(E1105)进行详细的铵盐垢下腐蚀及氯化物应力腐蚀分析,并对该腐蚀环境下换热器的选材进行研究,对材料提出具体的技术要求及腐蚀试验要求。     

富气冷却器管束腐蚀失效分析

某石化企业一台压缩机富气冷却器,使用时间仅2个月即发生大面积泄漏,管程循环水对换热管内壁造成严重腐蚀,腐蚀形貌为晶粒剥落,最大蚀坑深度为1.5 mm。针对影响压缩机富气冷却器腐蚀问题进行了深入分析,发现直接原因是09Cr2AlMoRE钢换热管与309L不锈钢管板堆焊层的管头异种钢焊接所致,腐蚀介质来源于管程循环水中的Cl~-和壳程湿硫化氢。提出了改善水质条件,将Cl~-质量浓度控制在50 mg/L以内及管板改为与换热管同材质的09Cr2AlMoRE钢锻件等建议和措施,提高了换热器的使用寿命。     

乙苯换热器换热管与管板接头开裂失效分析

固定管板式乙苯气-反应混合气换热器投用1 a内多次发生换热管与管板焊缝开裂,全面检查发现换热器还存在筒体呈波浪状、筒体膨胀节严重变形和开裂、管板向外突出变形、鞍座焊缝开裂等失效形式.检验分析表明,换热管与管板焊缝开裂为氯化物应力腐蚀开裂,热应力过大是导致应力腐蚀的主要因素.     

管壳式换热器管板裂纹及控制措施

目前国内各炼油厂进口原油普遍存在含硫量高的问题,这增加了碳钢设备的湿硫化氢(H2S)应力腐蚀,容易造成换热器管板开裂。某石油化工厂型号为BJS1100 1.6 330 6/25 4的换热器投用不到半年,就发现焊缝开裂并扩展到管桥,文中分析其原因并对用于湿硫化氢应力腐蚀环境中的换热设备从设计及制造上提出几点避免产生裂纹的控制措施。1　管板开裂原因管板裂纹分布无规律。在管子与管板的焊缝、管桥及换热管上均有不同程度的开裂,裂纹长度及深浅不一。经用户与制造单位共同分析,认为是液化石油气中含有的H2S导致产生H2S应力腐蚀,造成局部开裂,…     

板壳式换热器板管内流场的数值模拟研究

通过运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的计算方法,利用三维数值模拟计算和研究了板壳式换热器板管内的流体流动特性,分析了相同工况下不同换热板管结构的性能,并对换热板管与普通换热器光管内的性能进行了对比。结果表明:以单位压降的传热系数α(即综合性能指数α=K/Δp)作为衡量换热器管程流体综合性能的标准,相同管程流量工况下,板壳式换热器板管窄通道斜角20°结构综合性能最好,具有压力损失小、不易结垢等优点;板壳式换热器板管的综合性能指数优于传统管式换热器管程9.0%～26.9%,较大程度地强化了传热过程,具有十分广阔的工业应用前景。     

管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析

多数管壳式换热器基于传统的经验设计方法,换热器质量大且能耗高。鉴于此,采用Fluent仿真模拟的方法,研究了换热管类型、折流板间距、折流板切率变化与换热器对流传热系数的关系,并用HTFS工程软件进行了模型验证。研究结果表明,采用特型管(如波节管和波纹管等)代替光管,可以增强管内流体扰动,提高湍流程度,增大管程对流传热系数,但同时也增大了压降;折流板间距越大,壳程对流传热系数越小,压降也越小,当折流板间距为330 mm时,换热器最高效,此时换热器在较小的压降下可以获得较大的对流传热系数;折流板切率越大,压降越小,当管束错流流速与折流窗口流速相等时,壳程对流传热系数最大,折流板切率35%为最优值,换热器效率最高。最后提出了管壳式换热器优化设计方法,将优化设计的换热器用于某化肥厂氮氢气压缩机级间冷却,同等热负荷条件下换热面积减小了21.37%。研究结果为换热器的结构参数优化提供了依据。     

常压塔顶换热器系统流动腐蚀失效分析及预测研究

针对某炼油厂的常顶换热器频繁失效的问题,首先运用化工工艺模拟软件仿真获得了常压塔顶换热系统的物性参数及油、气、水三相分率随温度的变化关系,并通过计算得出常压塔顶换热系统露点温度和NH_4Cl的结晶温度,其次运用传热计算软件对常顶换热器进行传热计算,获得了换热器管、壳程的流体以及管壁的温度分布规律,并通过对失效换热器解剖分析,验证预测结论的可靠性。结果表明:常顶换热器失效的主要原因是露点腐蚀及NH_4Cl结晶垢下腐蚀,其中HCl露点腐蚀是造成换热器管束腐蚀的最直接因素;在选取的工况下,换热器中露点温度为105.5℃,主要出现在距离换热器壳程进口1.2 m处;NH_4Cl结晶温度为113℃,主要出现在距离换热器过程进口0.6 m处的位置。     

换热管爆炸胀接的实践

深度胀接是换热器制造技术中的一道难题 ,采用传统的滚柱式胀管器根本无法胜任 ,目前较为可行的技术有橡胶胀管和爆炸胀管。但是 ,针对使用最普遍的 1 9mm× 2 mm(或 2 .5mm)换热管的深度胀接 ,国内尚没有开发出定型的橡胶胀管器 ,而爆炸胀接一般情况下只适用于管径大、壁厚厚、材料强度高的特殊场合。独山子石化总厂炼油化工建设有限公司今年承制的换热器 ,其中氨冷凝器换热管为 1 9mm×2 mm,2 0号钢 ,管板厚 76mm,共有管口 6738个 ,技术要求为贴胀加强度焊 ;甲烷化炉入口加热器换热管为1 9mm× 2 .5mm,1 5Cr Mo,管板厚 1 80 mm,管…     

换热器管束组装用穿管引导头的改进

在石油化工生产中,换热器管束常因换热管腐蚀穿孔、堵死过多而报废。为了节约投资,保定石油化工厂从报废的换热器管束中回收旧管板及部分折流板,经整修后穿入新管制成新管束［１,２］。在管束组装过程中,笔者改进设计了一种新型穿管引导头,其结构如图１所示。 从图中可看出,在穿管引导头心轴尾部设有两个斜面,将穿管引导头尾部插入换热管端部后,弹簧本身的弹力使心轴尾部的斜面挤压张紧环（如图２所示）,对换热管内壁产生径向压力,在穿管过程中有停顿或冲击时,张紧环与换热管内壁之间产生的摩擦力可与穿管引导头向前的惯性力平…     

100万t/a加氢装置高压换热器E1103换热管失效浅析

中国石油化工股份有限公司石家庄炼化分公司100万t/a汽柴油加氢装置高压换热器E1103多根换热管发生泄漏,换热管材质为0Cr18Ni10Ti。通过对换热管开展宏观形貌观察、金相组织分析、EDS成分分析、腐蚀产物分析等试验,判断换热管失效原因为氨盐垢下腐蚀,该腐蚀是从换热管内部点蚀开始,内表面基体分布密集的点蚀坑,最终小的点蚀坑连接成片,形成大的点蚀坑,导致换热管失效。针对分析结果,制定相应的预防措施,避免了腐蚀发生,保证了换热器的长周期运行。     

大型海水换热器的腐蚀与修复

上海石化股份有限公司热电总厂在生产工艺中有4台大型海水换热器,其管板材质为铜材,列管为钛材。壳程走蒸汽,列管内走海水,管壁温度为45℃。由于二种材质的电位不同,因此引起电化学腐蚀,加上冲刷作用,使管板严重腐蚀。铜材管板上形成许多蚀坑,最深处达12～15mm,腐蚀面积占     

折流板换热器的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS—3 .5 .1程序的基础上, 采用多孔介质模型, 以及体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束; 用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对单弓形折流板换热器的壳程流场和温度场做了数值模拟。结果表明: (1) 采用换热器三维流动计算模型和k—ε湍流模型能较好地模拟折流板换热器内的流场分布; (2) 通过数值模拟可直观地了解换热器内的流动状态, 确定换热器的高、低速区和旋涡区。低速区和旋涡区换热效果差,管子易结垢, 而高速区换热效率高, 但管子易被冲蚀, 且阻力较大, 应予改进; (3) 换热器中间段的场协同性较好, 出入口处的场协同性较差, 应尽量减小其结构尺寸, 或采用导流筒式结构。     

特殊双壳程结构的换热器制造工艺

采用折流板与纵向隔板、壳程筒体焊接密封的特殊结构双壳程换热器,其结构特点决定了换热管装配过程只能按折流板组装焊接位置逐根逐段穿管,为此在制造中对管束零部件的加工制造质量进行有效控制并合理编排管束各零部件的组装焊接工艺,保证了换热管装配的顺利及设备整体制造质量满足图纸技术要求。     

浮头式换热器的试压工装设计

浮头式换热器是石油化工企业必不可少的热交换设备.此类设备直接影响工业生产和产品质量,因此,每年停产大修或当此类设备发生故障时,都要通过试压来检验换热管及管口与管板的焊(胀)处是否有穿孔或裂纹(脱胀)等缺陷.以往在现场采用的试压方法既费力费时,而且还无法准确判断管子和管口焊(胀)处质量,特别是内浮头侧管板与管子焊(胀)处的质量.对     

浅谈双管板换热器的设计

由于换热器设计标准GBl51-1999《管壳式换热器》^[1]中未给出双管板换热器的强度设计方法,所以在设计计算中的方法也不尽相同。在实际工程设计中,主要参考TEMA标准,认为管程管板和壳程管板都能单独满足相应的设计工况的前提下,运用SW6强度计算软件,确定换热器管板厚度。简要介绍了该种双管板换热器的结构设计及其材产选用、积液程长度和管板的计算,换热管与管板的连接,压力试验要求等,并提出了几个在实际设计过程中需要注意的问题。