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换热器发生爆炸泄漏失效的原因分析

2021-07-23 来源:咸阳农业机械网

2017-07-12 14:30:52来源: 贤集网

换热器发生爆炸的原因分析

1、自制换热器,盲目将换热器结构和材质做较大改动,制造质量差,不符合压力容器规范,设备强度大大降低。

2、换热器焊接质量差,特别是焊接接头处未焊透,又未进行焊缝探伤检查、爆破试验,导致焊接接头泄漏或产生疲劳断裂,进而大量易燃易爆流体溢出,发生爆炸。

3、由于腐蚀(包括应力腐蚀、晶间腐蚀),耐压强度下降,使管束失效或产生严重泄漏,遇明火发生爆炸。

4、换热器做气密性试验时,采用氧气补压或用可燃性精炼气体试漏,引起物理与化学爆炸。

5、操作违章、操作失误,阀门关闭,引起超压爆炸。

6、长期不进行排污,易燃易爆物质(如三氯化氮)积聚过多,加之操作温度过高导致换热器(如液氯换热器)发生猛烈爆炸。

7、过氧爆炸。

换热器发生泄漏的原因分析

换热器发生燃烧爆炸、窒息、中毒和灼伤事故大都是由于泄漏引起的。

易燃易爆液体或气体因泄漏而溢出,遇明火将引起燃烧爆炸事故,有毒气体外泄将引起窒息中毒,有强腐蚀流体漏出,将会导致灼伤事故。

最容易发生泄漏的部位有焊接接头处、封头与管板连接处,管束与管板连接处和法兰连接处。

换热器因泄露造成的安全事故

造成换热器列管泄漏主要原因是腐蚀、开停车频繁、温度变化过大、换热器急剧膨胀收缩使花板胀管处泄漏以及设备本身制造缺陷等原因所致。

1、因腐蚀(如蒸汽雾滴、硫化氢、二氧化碳)严重,引起列管。

2、由于开停车频繁,温度变化过大,设备急剧膨胀或收缩,使花板胀管泄漏。

3、换热器本身制造缺陷,焊接接头泄漏。

4、因操作温度升高,螺栓伸长,紧固部位松动,引起法兰泄漏。

5、因换热器管束组装部位松动、管子振动、开停车和紧急停车造成的热冲击,以及定期检修时操作不当产生的机械冲击而引起泄漏。

换热器管束失效的原因分析

管壳式换热器、合成塔和废热锅炉的管束是薄弱环节,最容易失效。管束失效的形式主要有腐蚀开裂。传热能力迅速下降、碰撞破坏、管子切开、管束泄漏等多种。

常见的原因如下:

一、腐蚀

换热器多用碳钢制造,冷却水中溶解的氧所致的氧极化腐蚀极为严重,管束寿命往往只有几个月或一二年,加之工作介质又有许多是有腐

蚀性的,如小氮肥的碳化塔冷却水箱,在高浓度碳化氨水的腐蚀和碳酸氢氨结晶腐蚀双重作用下,碳钢冷却水箱有时仅使用二三个月就发生泄漏

二、结垢

在换热器操作中,管束内外壁都可能会结垢,而污垢层的热阻要比金属管材大得多,从而导致换热能力迅速下降,严重时将会使换热介质的流道阻塞。

三、流体流动诱导振动

为强化传热和减少污垢层,通常采用增大壳程流体流速的方法。而壳程流体流速增加,产生诱导振动的可能性也将大大增加,从而导致管束中管子的振动,最终致使管束破坏。常见的破坏形式有以下几种:

1、碰撞破坏

当管子的振幅足够大时,将致使管子之间相互碰撞,位于管束外围的管子还可能和换热器壳体内壁发生碰撞。在碰撞中,管壁磨损变薄,最终发生开裂。

2、折流板处管子切开

折流板孔和管子之间有径向间隙,当管子发生横向振动的振幅较大时,就会引起管壁与折流板孔的内表面间产生反复碰撞。由于折流板厚度不大,管壁多次、频繁与其接触,将承受很大的冲击载荷,因而在不长的时间内就可能发生管子被切开的局部性破坏。

3、管子与管板连接处破坏

该连接结构可视为固定端约束,管子振动产生横向挠曲时;连接处的应力最大,因此,它是最容易产生管束失效的地区之一。

4、材料缺陷的扩展造成失效

管子材料本身存在缺陷(包括腐蚀和磨蚀产生的缺陷),那么在振动引起的交变应力作用下,位于主应力方向上的缺陷裂纹就会迅速扩展,最终导致管子失效。

5、振动交变应力场中的拉应力还会成为应力腐蚀的应力源

流动诱导振动引起管子破坏,易发生在挠度相对较大和壳程横向流速较高的区域。此区域通常是U形弯头、壳程进出口接管区、管板区、折流板缺口区和承受压缩应力的管子。

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