２００９ ＮＯ．２２ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ动力与电气工程化工工业中不同介质之间存在有大量热交换，其中很大部分的热交换是通过换热器来完成的。

换热设备是化肥，化工，炼油工业及其他许多工业部门应用最广泛的设备，在化工企业的建设中换热设备占总投资很大比重。

因此保证换热设备安全运行对其维护和检修质量是非常重要的。

１ 管壳式换热器的类型特点常用的管壳式换热器有固定管饭式、浮头式和“Ｕ”型管式。

（１）固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。

主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。

壳体中设置有管束，管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上，管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。

固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便，但壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在。

当换热管与壳体有较大温差时，壳体上还应设有膨胀节。

（２）浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，也就是壳体和管束热膨胀可自由。

故管束和壳体之间没有温差应力。

一般浮头可拆卸，管束可以自由地抽出和装入。

浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。

管束和壳体的清洗和检修较为方便，但它的结构相对比较复杂，对密封的要求也比较高。

（３）Ｕ形管式换热器是将换热管炜成Ｕ形，两端固定在同一管板上。

由于壳体和换热管分开，换热管束可以自由伸缩，不会由于介质的温差而产生温差应力。

Ｕ形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。

管束可以自由的抽出和装入，方便清洗，具有浮头式换热器的优点，但由于换热管做成半径不等的Ｕ形弯，最外层换热管损坏后可以更换外，其它管子损坏只能堵管。

同时，它与固定管板式换热器相比，由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙，流体很容易走短路，影响了传热效果。

２ 管壳式换热器的失效形式换热器常见的损坏形式是腐蚀而泄露，壳体减薄。

腐蚀的部位主要在换热管、换热管与管板的连接处及壳体。

２．１换热管的腐蚀换热管的腐蚀有两种情况。

一种是管内和管外介质对管壁的腐蚀，使得整个管壁减薄。

另一种是管壁的局部腐蚀，特别在换热管入口的管段腐蚀。

另外，由于换热管在轧制过程本身存在质量缺陷，如夹渣、裂缝、夹皮和气孔等，材质不均匀造成介质对管板的点蚀，使用后缺陷暴露而导致换热管减薄泄漏。

２．２管子与管板连接处的腐蚀换热管与管板的连接形式有胀接，焊接或者胀接焊接并有。

换热器运转一段时期后，封口焊缝的腐蚀或经腐蚀将封口焊缝的内部缺陷暴露而发生泄漏。

另一种情况是因操作中冷热交变应力的影响或本身质量差，致使胀接处出现松弛而发生泄漏。

由于胀接、焊接的应力存在，很容易在管板、胀焊区发生裂纹，特别是在有应力腐蚀的场合。

另外换热管的管口因胀接时材料冷作硬化或管子与管板封口焊接的热输入量的影响，管口处耐腐蚀能力降低而产生腐蚀泄漏。

再有换热管因管头退火处理不当或换热管材质塑性不好，管子胀接后管头出现裂纹，使用后缺陷扩展而导致泄漏。

２．３壳体的腐蚀壳体的腐蚀有整体减薄，由于材质不均匀等缺陷造成的局部腐蚀和点蚀。

当壳体材质与折流板等不同材质其他元件长期接触时，在接触部位很容易产生电化学腐蚀。

另外，壳体的焊接部位对于不锈钢材质的壳体材料不可避免的容易产生晶间贫铬从而增加了晶间腐蚀的可能。

再者由于焊接应力的存在，在有应力腐蚀的介质中也容易产生应力腐蚀。

３ 换热管及封管泄漏的检查常用的检验方法有水压试验检查法，气压试验检验法，氨渗漏试验检查法。

另外有些专业检修单位还可以对管子进行涡流探伤。

３．１水压试验检查法换热器灌水后发现管子本身泄漏或有明显的漏点，应先修理后再进行试验。

在试压检查时需注意：（１）检查设备有无损伤和变形，确认无异常现象，且外表面保持干燥。

配设压力试验临时管线，建立试压系统，应能保证充水、完全放空和排水。

（２）换热设备液压试验充液时，应从高出将空气排干净。

（３）压力试验，必须采用两个量程相同，经过校验，并在有效期内的压力表。

压力表的量程宜为试验压力的２倍。

但不得低于１．５倍和高于３倍，精度不得低于１．５级，表盘直经不得小于１００ｍｍ。

（４）压力表应安装在换热设备的最高处和最低处，试验压力值应以最高处的压力表读数为准，并用最低处的压力表读数进行校核。

（５）液压试压时，压力应缓慢上升，达到试验压力后，保压时间不应少于３０ｍｉｎ，然后将压力降至设计压力，保持足够长的时间对所有焊缝和检查。

（６）对于不锈钢材料还应控制水中Ｃｌ离子的含量不超过２５ＰＰｍ。

（７）出现泄露有时会出现由上而下一片换热管接头出现泄漏的情况，这可能是假象，必须找到真正的漏点。

３．２气压试验检验法气压试验检验法与水压试验法类似，由于气压试验相对与水压试验危险程度比较高，因此除以上注意事项之外，还需注意试压是要缓慢升压，升压过程中需严密监视设备的外观变形情况，有无异常响声。

试验压力比水压试验较低。

然后用肥皂水检查焊缝及管板封管部位。

发现漏点做好标记，泄压检修。

３．３氨渗漏试验检查法对于工作压力较高密封要求严或管程工作压力高于壳程工作压力的换热器。

采用水压试验壳体不能达到承受试验压力。

可采用氨渗漏的方法进行检查。

壳体应先用氮气进行置换，因为氨在空气中的爆炸极限以体积计算为１５％～２８％，所以要求置换气体的体积为置换空间的３倍～５倍。

置换好后充氮气至０．２ＭＰａ，再充氨气达０．２３５ＭＰａ进行氨渗漏试验，将湿的酚酞试纸贴于管板上。

试纸变红处说明有氨气泄露，做好标记对泄露部位处理。

氨渗漏试验需注意：（１）由于压力低，对于极小的渗漏，检验时间（保压时间）将是相当长的，一般情况约为１０小时～ｌ２小时。

（２）试验完毕，仍然要用氮气置换合格，排放的氨需要插入水中吸收，不能直接排入空气中，以免造成环境污染或人员伤害。

４ 换热器的检修４．１堵管经过试压试验或经氨试漏检查出由于腐蚀而泄露的换热管简单的方法就是堵管。

对于管口比较规整的管子，换热管与管板为焊接形式可以将堵头加工成圆柱状，一端打盲孔的形式，这样堵头与管板焊接时焊接变形主要集中在堵头上，减少管板的焊接应力。

对于换热管与管板为胀接形管壳式换热器的检修王岗波（中国化工沧州大化集团机修车间 河北沧州 ０６１０００）摘　要：本文摘要介绍了管壳式换热器的结构类型特点，失效形式及试压方法，简要介绍了对换热器检修方法及注意事项。

关键词：管壳式换热器 换热管 腐蚀 检修中图分类号：ＴＱ０５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００９）０８（ａ）－００９７－０２９７　科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ９８科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００９ ＮＯ．２２ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ动力与电气工程延时后合上２ＱＦ。

当母线Ａ、Ｂ段无电压，３０２进线Ｉ２无电流，３０１进线有电压，１ＱＦ处于分闸位置。

　若２ＱＦ处于合位置，则经延时跳开２ＱＦ，确认跳开后合上１ＱＦ；若２ＱＦ处于分位置，则经延时后合上１ＱＦ。

这两种运行方式属于热备用的接线方式，其备自投应满足的条件为：母线失压，Ｉ１（Ｉ２）无电流，３０２（３０１）进线有电压，１ＱＦ（２ＱＦ）确定已经跳闸断开位置，合２ＱＦ（１ＱＦ）。

３ 备用电源备自投的原则备用电源备自投时，作为备用电源在备自投时应该遵守的原则。

（１）工作母线失压是备自投启动的条件，但只有当工作母线电源确实无电压，备自投才允许启动，故应设置启动延时躲开电压波动。

同时还必须检查工作电流有无电流，才能启动备用自投，以防止电压互感器二次三相断线造成备自投误动作。

同时不论该进线断路器是否断开，备自投延时启动后都应再跳一次该断路器，并将检查该断路器跳位辅助触点作为启动合闸的必要条件。

（２）对设有重合闸的系统中备自投可等待线路重合一次失败后启动自投，也可直接自投，　重合闸失败后自投对恢复供电较有利，但这样自投延时将延长一个重合闸动作周期。

原则上对供电容量大、装置可靠性较高、供电线路较长、重合成功率低或对连续性供电有特殊要求的重要负荷可采用直接自投方式；对装置可靠性相对较低的常规继电器备自投的负荷可采用先重合后自投方式。

（３）应有闭锁备用自投装置的功能。

如：内部故障、手动跳开工作电源、备自投停运等应闭锁备自投，备用备自投装置不应该动作。

（４）备用电源装置只允许动作一次。

为保证备自投只自投一次，备自投均应设置充电条件，备用电源自投只有在充电完成后才能动作，其充电条件满足持续备用自投充电时间后，备自投完成充电。

任一放电条件满足，备自投即放电，备自投未启动时，只有再次充电后才能再启动，已启动后，备用自投动作过程立即停止。

（５）备用电源不满足有电压条件时，备自投装置不应动作。

（６）有压、无压、无流条件的选取，备自投的启动条件中检测工作母线无电压判据是最重要的判据，根据主接线方式、自投方式以及电压回路接线的不同正确选用母线电压，是备自投成功应用的前提条件。

４ 结语采用备自投装置可以提高供电可靠性、简化继电保护配置、限制短路电流并提高母线残压。

随着用户对供电可靠性要求的提高，备自投装置得到了广泛应用，是电力部门为保证用户连续可靠供电的重要手段。

虽然备自投的逻辑比较简单，但在应用中涉及的元件和系统因素较多，因此在如何不断提高备自投的动作成功率和可靠性，就需要我们在工作实践中不断总结经验，对各种问题深入探索和研究，提高备自投装置动作的可靠性，保证供电电网安全运行。

参考文献［１］ＤＬ４００～９１继电保护和安全自动装置技术规程［Ｓ］．能源部，１９９１．［２］要焕年，曹梅月．电力系统谐振接地［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０００．［３］金良，李太宇，薛晓敏．备自投装置运行方式分析［Ｊ］．东北电力技术，２００４（５）．［４］陈松林，吴银福．利用微机实现的自动判别自投方式的备用电源自投方案［Ｊ］．电力自动化设备，１９９７．（上接９６页）式、管口由于腐蚀或在制作时焊接的管头不是很规整，可以把堵头一般加工成有锥度的楔状。

楔形堵头尽量不要与管板焊接而直接用力砸死，特别对于胀接形式管子更是需注意不能采用焊接的形式。

因为焊接时，管子局部受热，焊缝金属冷却时收缩很容易使周围管子和管板受热拉伸而产生应力变形，从而对管子有一种拉托作用造成周围胀接列管的松脱，开车时很容易泄漏。

堵头的锥度应尽量小，这样堵头砸紧后才不容易滑出。

另外堵管用的堵头一定注意把材质选好，原则上堵头应和管子的材质相同，以免产生电化学腐蚀。

４．２补胀或补焊管子或管板的胀口松弛时可以进行补胀，一般用滚柱胀管器手工补胀。

管子与管板封口焊缝发生泄漏时可将原焊缝打磨干净后再进行补焊。

补焊应小规模进行，注意不要影响其他焊口质量。