Обработка утечек теплообменников с оболочкой и трубкой

Устранение утечек кожухотрубных теплообменников

Кожухотрубный теплообменник в настоящее время является одним из наиболее широко используемых теплообменных устройств.По сравнению с другими межстенными теплообменниками, оборудование единичного объема может обеспечить гораздо большую площадь теплопередачи и лучший эффект теплопередачи.Благодаря компактной конструкции, прочности и возможности выбора различных материалов для изготовления, высокая адаптируемость, особенно в крупномасштабных устройствах 4 и высокой температуре и высоком давлении, широко используются.

Во-первых, внедрение трубчатого теплообменника

На протяжении многих лет протечки системы трубопроводов занимают наибольшую долю среди всех видов неисправностей теплообменника водоснабжения станции.Давление воды на стороне поверхностного теплообменника больше, чем давление на стороне пара.При протечке в системе трубопроводов питательная вода устремится в кожух, в результате чего паровая часть заполнится водой.Вполне возможно, что вода потечет обратно в паровую турбину по вытяжной трубе, что приведет к деформации цилиндра паровой турбины, дифференциальному расширению, вибрации агрегата и даже поломке лопатки и другим авариям.

На станции произошла такая протечка теплообменника, вызванная целой совокупностью аварий с остановкой оборудования и паровой турбины.Поэтому очень важно проанализировать причины протечек теплообменника и найти меры противодействия, позволяющие максимально снизить протечки.

Во-вторых, анализ причин утечки

Утечка внутренней системы труб трубчатого теплообменника в основном делится на утечку самой трубки и утечку конца.

1. Причина утечки трубного порта.

1.1 Чрезмерная термическая нагрузка

При работе кожухотрубных теплообменников из-за разной температуры холодной и горячей жидкостей температуры кожухотрубных стенок отличаются друг от друга.Эта разница делает тепловое расширение корпуса и трубки различным, когда разница температур между ними может привести к тому, что большая трубка скрутится, или трубка от потолка ослабнет или даже разрушит весь теплообменник.Поэтому необходимо учитывать влияние теплового расширения конструкции и применять различные методы компенсации.Во время запуска и остановки теплообменника скорость повышения и падения температуры превышала норматив, поэтому труба и трубная решетка компании Gawga подвергались большему тепловому напряжению, а сварной шов или компенсатор трубы и трубной решетки был поврежден, что привело к повреждению порта. утечка: пиковая нагрузка меняется слишком быстро и главный двигатель или теплообменник выходит из строя при внезапном отключении теплообменника, если паровая сторона прекращает подачу пара слишком быстро или паровая сторона останавливается, водяная сторона продолжает поступать в питательную воду, потому что Стенка трубы тонкая, быстрая усадка, толщина трубы, медленная усадка, часто приводят к повреждению сварных швов труб и трубных пластин или компенсаторов.По этой причине требуемая скорость падения температуры составляет всего 1,7 ℃/мин - 2,0 ℃/мин, а коэффициент скорости повышения температуры составляет 2 ℃/мин - 5 ℃/мин.

1.2 Деформация трубной решетки

В основном это деформация трубной решетки и деформация, возникающая во время обработки.Трубка соединена с трубной решеткой.Деформация трубной решетки приведет к утечке на конце трубки.Высокое давление и низкая температура на стороне воды трубной решетки, низкое давление и высокая температура на стороне пара, особенно в секции встроенного дренажного охлаждения, разница температур больше.Если толщина трубной решетки недостаточна, трубная решетка будет иметь некоторую деформацию.Центр трубной решетки будет находиться под низким давлением, а сторона пара при высокой температуре будет выпуклой.Со стороны воды в трубной решетке возникает центральное углубление.При изменении нагрузки главного двигателя соответственно изменяются давление и температура на стороне пара.Особенно, когда пиковая амплитуда регулирования велика, пиковая скорость регулирования слишком высока или нагрузка внезапна, при условии использования подающего насоса с постоянной скоростью давление на стороне воды также сильно изменится, оно может даже превысить номинальное давление высокий уровень питательной воды: эти изменения могут вызвать деформацию трубной решетки, приводящую к утечке на конце трубы или необратимой деформации трубной решетки.Если впускной клапан Gawga негерметичен, высокое давление на стороне высокого уровня воды будет нагреваться после остановки главного двигателя.Если предохранительный клапан на стороне воды отсутствует или предохранительный клапан вышел из строя, давление может подняться очень сильно, это также деформирует трубную решетку.

1.3 Неправильный процесс подключения

Обычно используется труба с конической заглушкой для сварки.При вкручивании конической заглушки усилие должно быть умеренным;Сила удара слишком велика, что вызывает деформацию отверстия трубы, влияет на соседнее соединение трубы и трубной решетки и может привести к повреждению и новой утечке.Во время процесса сварки, например, при предварительном нагреве, неподходящее расположение и размер сварочного шва могут привести к повреждению соседних труб и соединений трубной решетки.Другие методы закупорки труб, такие как закупорка расширительной трубы, закупорка взрывной трубы, например, неправильный процесс, также могут привести к утечке из отверстий соседних труб.Поэтому следует соблюдать строгий процесс закупорки труб.

2.Причина протечки самой трубы

2.1 Эрозия

Одна из причин заключается в том, что когда скорость потока пара высока и в потоке пара присутствуют большие капли воды, наружная стенка трубы размывается и утончается двухфазным пароводяным потоком.Основными причинами двухфазного течения пароводяного потока в теплообменнике являются: во-первых, перегретый пар в секции охлаждения перегретого пара и на ее выходе не может соответствовать проектным требованиям;Во-вторых, уровень гидрофобности теплообменника поддерживается слишком низким, или уровень воды отсутствует, или гидрофобная температура намного выше расчетного значения, или гидрофобное сопротивление потоку больше, или давление всасывания внезапно снижается и т. д., когда дренаж в следующую ступень теплообменника с паром, промывание повреждений трубок теплообменника;Вода под высоким давлением из-за протечки с огромной скоростью будет выбрасываться из соседней трубы или из-за эрозионного повреждения диафрагмы.Другая причина – прямое воздействие пара или гидрофобной воды.Потому что противоударный материал пластины и фиксированный способ не являются разумными.В процессе эксплуатации он ломается или отваливается и теряет функцию противоэрозионной защиты;площадь противоэрозионной пластины недостаточно велика, и капли воды движутся с высокоскоростным потоком воздуха, воздействуя на пучок труб снаружи противоэрозионной пластины;расстояние между кожухом и пучком труб слишком мало, что делает поток пара на входе очень высоким.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) — это растрескивание металла или сплава, вызванное совместным действием растягивающего напряжения и специфической коррозионной среды.Он характеризуется тем, что большая часть поверхности неповреждена и лишь часть мелких трещин проникает внутрь металла или сплава.Коррозионное растрескивание под напряжением может возникать в диапазоне обычно используемых расчетных напряжений, поэтому его последствия серьезны.Важными факторами, вызывающими коррозионное растрескивание под напряжением, являются температура, состав раствора, состав металла или сплава, напряжение и структура металла.

2.2 Вибрация трубы

При слишком низкой температуре воды или перегрузке агрегата, когда расход пара и скорость между трубками теплообменника превышают расчетное значение, трубки с определенной упругостью будут вибрировать под действием силы возмущения жидкости на со стороны оболочки, когда частота возбуждающей силы совпадает с собственной частотой пучка труб или кратной ей, это вызывает резонанс трубного пучка и резкое увеличение амплитуды, механизм вибрационного повреждения трубного пучка следующий:

(1) из-за вибрации напряжение трубы или соединения между трубой и трубной решеткой превышает предел усталостной выносливости материала, что приводит к усталостному разрушению трубы;

(2) вибрирующая труба в отверстии трубы, поддерживающей перегородку, будет тереться о металл перегородки, в результате чего стенка трубы станет тонкой и, в конечном итоге, приведет к разрыву;

(3) когда амплитуда вибрации велика, соседние трубы в середине пролета будут тереться друг о друга, изнашивать или утомлять трубу.

2.3 Эрозия водозаборной трубы

Коррозионное повреждение конца впускной трубы происходит только в теплообменнике из углеродистой стали, что представляет собой комбинированный процесс коррозии и эрозии: механизм заключается в том, что оксидная пленка, образующаяся на поверхности металла стенки трубы, разрушается и уносится высокая турбулентность подачи воды, металлический материал теряется.В конце концов труба сломалась.Иногда поверхность повреждения может распространяться на торцевой шов трубы и даже на трубную решетку: при низком значении pH питательной воды (менее 9,6), высоком содержании кислорода (более 7 мкг/л), низкой температуре (менее 260 ° C), а степень турбулентности высока, легко возникает эрозия.

2.4 Коррозия

Когда трубка теплообменника низкого давления медная, медную трубку с низким содержанием добавки часто приходится заменять из-за серьезной утечки.Скорость коррозии меди наименьшая при pH 8,5 ~ 8,8.Углеродистая сталь требует pH не менее 9,5.Высокое значение pH питательной воды котла приводит к коррозии медных труб.Основными факторами, влияющими на коррозию пучков труб из углеродистой стали, являются: содержание кислорода и значение pH питательной воды: когда растворенный кислород в питательной воде слишком высок или значение pH слишком низкое, внутренняя стенка трубы высокого давления будет повреждена. подвергаются коррозии, поэтому концентрация растворенного кислорода в питательной воде не должна превышать 7 пг/л, а значение pH должно поддерживаться в пределах 9,3–9,6.Если на стороне корпуса присутствует кислород, это вызовет кислородную коррозию внешней стенки пучка труб.Отложение меди: может вызвать точечную коррозию, точечную коррозию.Температура влияет на образование оксидной пленки FE3O4 на поверхности углеродистой стали.Обычно считается, что оксидная пленка FE3O4 относительно стабильна при температуре выше 260°C%.Ниже этой температуры степень защиты оксидной пленки FE3O4 зависит от pH питательной воды и других факторов окружающей среды.Когда pH выше 9,6, безопасно.

2.5 Плохой материал и качество изготовления.

Материал трубки некачественный, толщина трубки неравномерна, перед сборкой трубка имеет дефекты, расширительное отверстие слишком раздуто, наружная часть трубки имеет повреждения от растяжения и т. д.

В-третьих, разберитесь с контрмерами.

1. После возникновения мер по устранению утечек

При возникновении протечек снижается давление питательной воды и уменьшается подача питательной воды в котел.Поэтому, когда обнаружена утечка в системе труб теплообменника, теплообменник следует немедленно остановить, чтобы уменьшить количество повреждений трубок и уменьшить степень повреждения.Останов агрегата, следует проверить, нет ли утечки GAWGA, и найти пути ее устранения.

При протечке конца перед ремонтной сваркой следует соскоблить первоначальный металл сварного шва и провести правильную термообработку для устранения термического напряжения: при протечке самой трубы - форма и место протечки Сначала следует проверить пучок труб и выбрать соответствующий процесс закупорки труб, закупорив два конца трубы.Независимо от того, какая технология закупоривания используется, для обеспечения качества закупоривания конец закупоренной трубы должен быть хорошо обработан, чтобы трубная решетка и отверстие были круглыми и чистыми, а также имели хороший контакт поверхности с заглушкой.В случае трещины или эрозии на стыке трубы и трубной решетки необходимо удалить исходный материал трубы и металл сварного шва на конце, чтобы обеспечить плотный контакт заглушки с трубной решеткой.

2. Профилактические меры

2.1 Меры предосторожности при утечке через порт

Теплообменник должен иметь трубную решетку достаточной толщины, иметь хорошую обработку отверстий в трубах, сварку наплавки, расширение трубы, процесс сварки, скорость повышения температуры при запуске и остановке работы теплообменника, скорость падения температуры не должна превышать предусмотренные положения, на стороне воды должен иметь предохранительный клапан для предотвращения избыточного давления, техническое обслуживание для правильного процесса закупорки труб.

2.2 Меры профилактики протечки самой трубы

(1) Меры по предотвращению эрозии, ограничению скорости потока пара или дренажа со стороны корпуса и предотвращению вспышки в секции охлаждения;обеспечить достаточный остаточный перегрев пара на выходе из секции охлаждения пара;следить за тем, чтобы пластина была надежно закреплена и имела достаточную площадь;Материал должен быть хорошим;Поддерживайте нормальный уровень воды в корпусе, запрещайте работу при низком уровне воды или отсутствии воды.

(2) Меры по предотвращению вибрации трубопровода, установка защитной дверцы со стороны пара на стороне высокого давления, ограничение скорости потока пара или дренажа на стороне корпуса и достаточное расстояние между трубами для снижения скорости потока на стороне корпуса. С другой стороны, это снижает вероятность столкновения трубок и повреждений от трения: ограничивает длину свободного участка пучка труб.

(3) Меры по предотвращению коррозии на входе в трубу подачи воды, скорость потока жидкости на стороне трубы или на стороне трубы не только влияют на значение коэффициента конвективной теплопередачи, но также влияют на термостойкость грязи, чтобы повлиять на общий коэффициент теплопередачи.Низкая скорость потока, особенно для жидкостей, содержащих осадок и другие легко осаждающиеся частицы, может даже привести к закупорке труб, что серьезно влияет на использование оборудования.Однако потеря давления существенно возрастает с увеличением скорости потока.Поэтому очень важно правильно выбрать скорость потока.Когда скорость потока питательной воды ограничена, скорость потока в трубе будет очевидно увеличиваться, когда ряд теплообменников засорен или количество заблокированных трубок велико. Содержание кислорода в питательной воде контролируется на уровне 7 мкг/л. , а значение pH питательной воды поддерживают на уровне 9,2-9,6.

(4) Меры по предотвращению коррозии

Чтобы устранить напряжение, напряжение может исходить из различных источников, таких как внешнее напряжение, остаточное напряжение, сварочное напряжение и напряжение, создаваемое продуктами коррозии.Когда материал будет выбран, устройство будет заменено на систему, не содержащую меди, что полезно для защиты от коррозии всего устройства и контроля качества пара и кристаллов, чтобы предотвратить неконденсацию газа при нагреве при более низком давлении. накопление теплообменника, чтобы обеспечить нормальную работу системы вентиляции воздуха, при запуске, со стороны воды, со стороны пара должен выбрасываться чистый воздух, качество воды должно быть квалифицированным;Перед отправкой с завода следует принять хорошие антикоррозионные меры, чтобы предотвратить коррозию во время хранения и транспортировки.Для трубчатых теплообменников из углеродистой стали, как со стороны пара, так и со стороны воды, обычно применяются методы защиты от коррозии с использованием азота. Принимаются антикоррозионные меры по заполнению водой, заполнению газом или заполнению азотом соответственно, а значение pH деаэрационной воды регулируется соответствующим образом. со стороны воды, чтобы играть защитную роль.

(5) Меры по предотвращению утечек труб, вызванных плохим материалом и технологией.

Стенка трубы должна быть не менее 2,0 мм для повышения устойчивости к эрозии.Перед сборкой каждая труба должна быть проверена с помощью дефектоскопии и испытания под давлением воды, пучок труб должен быть подвергнут термообработке без видимых дефектов, а отверстия для труб на трубной решетке должны иметь определенную шероховатость, допуск и степень концентричности. Отверстие трубы с фаской или закруглением должно быть гладким, без заусенцев.

(6) Профилактическое засорение

Выполните профилактическое затыкание.Предлагается сделать в трубной решетке перепускное отверстие определенного размера, блокируя часть трубы, чтобы уменьшить скорость потока питательной воды и уменьшить коррозию.Этот метод использовался на многих электростанциях в стране и за рубежом, и было доказано, что он позволяет соответствующим образом продлить срок службы теплообменников, уменьшить количество утечек.

(7) Выбор процесса

В теплообменнике, в котором жидкость течет через трубчатую сторону, а какая через кожух, общий принцип выбора может заключаться в следующем:

а) загрязненные или легко разлагающиеся материалы и окалина должны стекать через ту сторону, которую легко очистить.В случае прямого пучка труб вышеупомянутые материалы обычно должны находиться внутри трубки, но если пучок трубок можно снять для очистки, они также могут выйти за пределы трубки.

б) жидкости, которым требуется повышенная скорость потока для увеличения коэффициента конвективной теплопередачи, должны проходить через трубку, поскольку площадь поперечного сечения в трубке обычно меньше, чем площадь поперечного сечения между трубками, и для увеличения легко использовать несколько длин трубок. скорость потока.

в) коррозионный материал должен находиться внутри трубы, чтобы оболочка могла быть изготовлена ​​из обычных материалов, только труба, трубная решетка и головка должны быть изготовлены из коррозионностойких материалов.

г) материал под высоким давлением попадает внутрь трубы, поэтому корпус не выдерживает высокого давления.

д) материалы, находящиеся при очень высоких или очень низких температурах, следует пропускать через трубку, чтобы уменьшить потери тепла.Конечно, если для лучшего охлаждения можно также допустить перемещение оболочки высокотемпературного материала.

е) пар обычно проходит через сторону корпуса, потому что конденсат удобно отводить, пар чище, а его коэффициент конвективной теплопередачи мало зависит от скорости потока.

ж) вязкая жидкость обычно течет со стороны оболочки, поскольку поперечное сечение и направление потока канала постоянно изменяются, когда жидкость течет со стороны оболочки с перегородками, и пульсационный поток может быть достигнут при низком числе Re ( Re>100), что способствует улучшению коэффициента конвективной теплопередачи жидкости вне трубки.Вышеуказанные пункты не могут выполняться одновременно, а иногда и противоречиво, необходимо исходить из конкретных обстоятельств, уловить основные аспекты, принять соответствующие решения.