Apa Penyebab Kebocoran pada Shell And Tube Heat Exchanger?

Tekanan pada sisi air penukar panas recuperator tipe permukaan lebih besar daripada tekanan pada sisi steam. Begitu sistem perpipaan bocor, air umpan akan mengalir ke dalam cangkang, menyebabkan sisi uap penuh dengan air. Air dapat dituangkan kembali ke dalam turbin uap sepanjang pipa ekstraksi uap, menyebabkan deformasi silinder turbin uap, perubahan pemuaian diferensial, getaran unit, dan bahkan kerusakan sudu dan kecelakaan lainnya.

Kecelakaan semacam ini yang disebabkan oleh kebocoran penukar panas menyebabkan matinya seluruh rangkaian peralatan dan masuknya air dari turbin uap terjadi berkali-kali di pabrik. Oleh karena itu, sangat penting untuk menganalisis penyebab kebocoran heat exchanger dan mencari cara penanggulangan untuk mengurangi kebocoran sebanyak mungkin.

Analisis penyebab kebocoran

Kebocoran sistem perpipaan internal penukar panas tabung terutama dibagi menjadi kebocoran tabung itu sendiri dan kebocoran port.

1 Penyebab kebocoran port tabung

1.1 Stres termal yang berlebihan

Ketika penukar panas shell-and-tube beroperasi, karena suhu fluida dingin dan panas yang berbeda, suhu shell dan dinding tabung berbeda satu sama lain. Perbedaan ini menyebabkan pemuaian termal cangkang dan tabung menjadi berbeda. Ketika perbedaan suhu antara keduanya besar, tabung dapat terpelintir, atau tabung dapat terlepas dari pelat bunga, atau bahkan merusak seluruh penukar panas. Dalam hal ini, pengaruh pemuaian termal perlu dipertimbangkan secara struktural, dan mengadopsi berbagai metode kompensasi.

Selama proses penyalaan dan penghentian penukar panas, laju kenaikan suhu dan laju penurunan suhu melebihi peraturan, sehingga tabung bertekanan tinggi dan lembaran tabung mengalami tekanan termal yang lebih besar, dan sambungan las atau sambungan ekspansi yang menghubungkan tabung dan lembaran tabung rusak. Menyebabkan kebocoran port: ketika beban berubah terlalu cepat selama pengaturan puncak atau mesin utama atau penukar panas gagal dan penukar panas tiba-tiba mati, jika sisi uap menghentikan suplai uap terlalu cepat, atau setelah sisi uap menghentikan suplai uap, sisi air terus masuk Pasokan air, karena dinding tabung tipis dan cepat menyusut, dan lembaran tabung tebal dan menyusut perlahan, seringkali menyebabkan kerusakan pada sambungan las atau sambungan ekspansi antara tabung dan lembaran tabung. Inilah sebabnya mengapa laju penurunan suhu yang diizinkan hanya 1,7 derajat /mnt-2.0 derajat /mnt, yang lebih ketat daripada laju kenaikan suhu yang diizinkan sebesar 2 derajat /mnt-5 derajat / min.

1.2 Deformasi lembaran tabung

Ini terutama deformasi pemrosesan lembaran tabung dan deformasi yang dihasilkan selama pemrosesan. Tabung terhubung ke lembaran tabung, dan deformasi lembaran tabung akan menyebabkan kebocoran di pelabuhan tabung.

Sisi air pelat tabung tinggi memiliki tekanan tinggi dan suhu rendah, sedangkan sisi uap memiliki tekanan rendah dan suhu tinggi, terutama jika ada bagian pendingin hidrofobik bawaan, perbedaan suhunya semakin besar.

Jika ketebalan lembaran tabung tidak cukup, lembaran tabung akan mengalami deformasi tertentu. Bagian tengah tube sheet akan menonjol ke arah sisi steam dengan tekanan rendah dan temperatur tinggi. Di sisi air, tubesheet cekung di tengah.

Ketika beban mesin utama berubah, tekanan dan suhu sisi penambahan uap juga berubah. Terutama ketika rentang pencukuran puncak besar, kecepatan pencukuran puncak terlalu cepat atau beban berubah secara tiba-tiba, dalam kondisi menggunakan pompa air umpan kecepatan konstan, tekanan sisi air juga akan sangat berubah, dan bahkan mungkin melebihi tekanan pengenal air umpan tinggi: perubahan ini Distorsi pada tubesheet dapat menyebabkan kebocoran pada ujung tube atau deformasi permanen pada tubesheet.

Jika katup saluran masuk tangki bahan bakar tinggi bocor secara internal, setelah tangki daya tinggi dimatikan selama pengoperasian mesin utama, sisi air tangki bahan bakar tinggi akan memanas dan tekanan akan dinaikkan pada volume konstan. Jika tidak ada katup pengaman di sisi air atau katup pengaman gagal, tekanan bisa naik sangat tinggi, juga akan merusak lembaran tabung.

1.3 Proses plugging yang tidak benar

Umumnya, colokan berbentuk kerucut biasanya digunakan untuk mengelas pipa sumbatan. Saat mengemudi ke steker tirus, gaya harus sedang; jika gaya palu terlalu besar, lubang tabung akan berubah bentuk, mempengaruhi sambungan antara tabung yang berdekatan dan lembaran tabung, yang akan menyebabkan kerusakan dan menyebabkan kebocoran baru. Selama proses pengelasan, jika pemanasan awal, posisi dan ukuran jahitan las tidak sesuai, akan menyebabkan kerusakan pada sambungan antara tabung yang berdekatan dan lembaran tabung. Menggunakan metode penyumbatan lainnya, seperti penyumbatan tabung ekspansi, penyumbatan ledakan, dll., Jika prosesnya tidak tepat, juga akan menyebabkan kebocoran di dekat nosel. Oleh karena itu, proses plugging yang ketat harus diikuti.

2 Alasan kebocoran pipa itu sendiri

2.1 Gerusan dan erosi

Salah satu alasannya adalah ketika kecepatan aliran uap tinggi dan aliran uap mengandung tetesan air yang besar, dinding luar pipa dicuci oleh aliran dua fase uap dan air, menjadi lebih tipis, berlubang atau pecah di bawah tekanan. dari pasokan air. Alasan utama aliran dua fase uap-air di dalam penukar panas adalah: pertama, uap super panas di bagian pendingin uap super panas dan saluran keluarnya tidak memenuhi persyaratan desain; kedua, level air pembuangan penukar panas dijaga terlalu rendah atau tidak ada level air Atau suhu hidrofobik jauh lebih tinggi dari nilai desain atau hambatan aliran hidrofobik besar atau tekanan ekstraksi tiba-tiba turun dan faktor lain membuat hidrofobik flash menguap, dan ketika hidrofobik memasuki penukar panas tahap berikutnya, akan ada uap, yang akan mencuci tabung penukar panas dan menyebabkan kerusakan; 3. Ketika pipa di tabung bertekanan tinggi rusak dan bocor, air umpan bertekanan tinggi keluar dari kebocoran dengan kecepatan tinggi, yang akan membasuh pipa atau partisi yang berdekatan. Penyebab lainnya adalah dampak langsung dari uap atau hidrofobisitas. Karena bahan yang tidak masuk akal dan metode pemasangan pelat anti guncangan. Itu rusak atau jatuh selama operasi, dan kehilangan efek perlindungan anti gerusan; area pelat anti gerusan tidak cukup besar, dan tetesan air bergerak dengan aliran udara berkecepatan tinggi, mengenai bundel tabung di luar pelat anti gerusan; jarak antara shell dan tube bundle terlalu kecil, sehingga aliran steam pada inlet Kecepatannya sangat tinggi.

Retak korosi tegangan mengacu pada retaknya logam atau paduan yang disebabkan oleh aksi bersama dari tegangan tarik dan media korosif tertentu. Dicirikan bahwa sebagian besar permukaan tidak rusak, hanya sebagian retakan halus yang menembus logam atau paduan. Retakan korosi tegangan dapat terjadi dalam rentang tegangan desain yang biasa digunakan, sehingga konsekuensinya serius. Faktor-faktor penting penyebab retak korosi tegangan adalah suhu, komposisi larutan, komposisi logam atau paduan, tegangan dan struktur logam.

2.2 Getaran Tabung

Ketika suhu air umpan terlalu rendah atau unit kelebihan beban, ketika aliran uap dan kecepatan antara tabung penukar panas melebihi nilai desain, bundel tabung dengan elastisitas tertentu akan bergetar di bawah aksi gaya gangguan fluida pada sisi cangkang. Ketika gaya eksitasi Ketika frekuensi bundel tabung bertepatan dengan frekuensi getaran alami dari bundel tabung atau kelipatannya, itu akan menyebabkan bundel tabung beresonansi dan sangat meningkatkan amplitudo, menghasilkan gaya berulang pada sambungan antara tabung dan tube sheet, menyebabkan kerusakan pada tube bundle. Mekanisme kerusakan getaran tube bundle secara umum meliputi:

①Karena getaran, tekanan pipa atau sambungan antara pipa dan lembaran tabung melebihi batas ketahanan kelelahan material, menyebabkan pipa patah karena kelelahan;

②Tabung bergetar bergesekan dengan logam papan berdinding papan di lubang tabung yang menopang papan berdinding papan, yang membuat dinding tabung lebih tipis dan akhirnya menyebabkan pecah;

③ Ketika amplitudo getaran besar, pipa yang berdekatan di tengah bentang akan bergesekan satu sama lain, menyebabkan pipa aus atau lelah.

2.3 Korosi pada ujung saluran masuk air umpan pada pipa

Kerusakan erosi pada ujung pipa saluran masuk hanya terjadi pada penukar panas baja karbon. Ini adalah proses kerusakan yang disebabkan oleh aksi gabungan dari erosi dan korosi: mekanismenya adalah film oksida yang terbentuk pada permukaan logam dinding pipa dihancurkan dan diambil oleh air umpan yang bergolak tinggi. , Bahan logam terus hilang. Akhirnya menyebabkan kerusakan pipa. Kadang-kadang permukaan yang rusak dapat meluas ke las ujung pipa atau bahkan lembaran tabung: bila nilai pH air umpan rendah (kurang dari 9,6), kandungan oksigen tinggi (lebih besar dari 7ug/L), suhunya menjadi rendah (kurang dari 260 derajat), dan tingkat turbulensinya besar, rawan erosi.

2.4 Korosi

Ketika bahan tabung penukar panas bertekanan rendah adalah tembaga, tabung tembaga bertekanan rendah sering terpaksa diganti karena kebocoran yang serius. Ketika nilai pH 8,5 ~ 8,8, laju korosi tembaga paling rendah. Baja karbon membutuhkan nilai pH tidak kurang dari 9,5. PH air umpan boiler terlalu tinggi, menyebabkan korosi pada pipa tembaga. Faktor utama yang mempengaruhi korosi bundel pipa baja karbon adalah: kandungan oksigen dan nilai pH air umpan: ketika oksigen terlarut dalam air umpan terlalu tinggi atau nilai pH terlalu rendah, dinding bagian dalam pipa bertekanan tinggi akan terkorosi, sehingga konsentrasi oksigen terlarut dalam air umpan tidak boleh melebihi 7pg/L, dan nilai pH dipertahankan antara 9,3 dan 9,6. Jika oksigen ada di sisi cangkang, itu akan menyebabkan korosi oksigen di dinding luar bundel tabung. Endapan tembaga: Dapat menyebabkan korosi lubang, membentuk lubang. Suhu mempengaruhi pembentukan film oksida Fe3O4 pada permukaan baja karbon: secara umum diyakini bahwa film oksida Fe3O4 relatif stabil bila berada di atas 260 derajat. Di bawah suhu ini, tingkat perlindungan film oksida Fe3O4 bergantung pada pH air umpan dan faktor lingkungan lainnya. Ketika nilai pH lebih besar dari 9,6, itu aman.

2.5 Bahan dan pengerjaan yang buruk

Bahan tabung buruk, ketebalan dinding tabung tidak rata, tabung rusak sebelum perakitan, bagian ekspansi terlalu mengembang, dan ada bekas kerusakan tarik di bagian luar tabung. Ketika penukar panas menghadapi kondisi kerja yang tidak normal, itu akan menyebabkan banyak kerusakan pada tabung.

3. Penanggulangan

1 Tindakan perawatan setelah terjadi kebocoran

Ketika terjadi kebocoran, tekanan air umpan berkurang, dan jumlah air umpan yang dikirim ke boiler berkurang. Oleh karena itu, ketika ditemukan kebocoran sistem pipa penukar panas, maka penukar panas harus segera dihentikan untuk mengurangi jumlah pipa yang rusak dan mengurangi tingkat kerusakannya. Saat unit tidak beroperasi, Anda harus memeriksa apakah ada kebocoran pada generator bertekanan tinggi, dan mencari cara untuk menghilangkannya.

Untuk kebocoran port, logam las asli harus dikikis sebelum pengelasan diperbaiki, dan perlakuan panas yang sesuai harus dilakukan untuk menghilangkan tekanan termal: untuk kebocoran pipa itu sendiri, bentuk dan lokasi kebocoran bundel pipa harus diperiksa terlebih dahulu, dan proses penyumbatan pipa yang sesuai harus dipilih, pasang kedua port tabung. Apa pun jenis proses penyumbatan yang digunakan, untuk memastikan kualitas pipa yang tersumbat, ujung pipa yang tersumbat harus dirawat dengan baik, sehingga pelat tabung dan lubang tabung bulat dan bersih, serta memiliki kontak yang baik. permukaan dengan steker. Jika terjadi retakan atau erosi pada sambungan antara tabung dan lembaran tabung, bahan tabung asli dan logam las di ujungnya harus dilepas sehingga sumbat berada dalam kontak dekat dengan lembaran tabung.

2 Tindakan pencegahan

2.1 Pencegahan Kebocoran Pelabuhan

Dalam pembuatan penukar panas, harus ada lembaran tabung dengan ketebalan yang cukup, pemrosesan lubang tabung yang baik, pengelasan permukaan, sambungan ekspansi tabung, dan proses pengelasan. Dalam hal pengoperasian, laju kenaikan suhu dan laju penurunan suhu penukar panas tidak boleh melebihi peraturan, harus ada katup pengaman di sisi air untuk mencegah tekanan berlebih, dan harus ada proses penyumbatan yang benar untuk pemeliharaan.

2.2 Tindakan pencegahan kebocoran pipa itu sendiri

(1) Tindakan pencegahan terhadap erosi

Batasi laju aliran uap atau hidrofobik di sisi cangkang dan cegah kedipan di bagian pendingin; uap pada saluran keluar bagian pendingin uap harus memiliki sisa panas berlebih yang cukup; pelat anti gerusan harus dipasang dengan kuat, luasnya cukup, dan bahannya bagus; tingkat air di sisi cangkang tetap normal. Pengoperasian dengan level air rendah atau tanpa level air dilarang.

(2) Tindakan pencegahan untuk getaran pipa

Pasang pintu pengaman sisi uap di sisi uap tinggi; membatasi laju aliran uap atau air di sisi cangkang; jarak antara tabung harus cukup besar, yang mengurangi laju aliran sisi shell di satu sisi, dan di sisi lain mengurangi kemungkinan tabung bertabrakan satu sama lain dan rusak oleh gesekan: Batasan Panjang bagian bebas dari bundel tabung.

(3) Tindakan pencegahan erosi pada ujung saluran masuk air dari pipa

Kecepatan aliran fluida di sisi tabung atau di sisi tabung tidak hanya mempengaruhi nilai koefisien perpindahan panas konvektif, tetapi juga mempengaruhi ketahanan termal kotoran, sehingga mempengaruhi besar kecilnya koefisien perpindahan panas total. Khusus untuk fluida yang mengandung sedimen dan partikel lain yang mudah mengendap, laju alirannya terlalu rendah bahkan dapat menyebabkan penyumbatan pipa, yang sangat memengaruhi penggunaan peralatan. Namun, meningkatkan laju aliran akan secara signifikan meningkatkan kehilangan tekanan. Oleh karena itu, sangat penting untuk memilih laju aliran yang sesuai. Batasi laju aliran air umpan, hentikan penggunaan deretan penukar panas atau blokir penukar panas dalam jumlah besar, laju aliran dalam pipa akan meningkat secara signifikan, saat ini sebagian air umpan harus masuk ke boiler melalui bypass atau kurangi beban unit; kontrol kandungan oksigen air umpan menjadi kecil 7ug/L, kontrol nilai pH air umpan pada 9.2-9.6.

(4) Tindakan pencegahan korosi

Pereda tegangan, tegangan dapat berasal dari berbagai sumber, seperti tegangan yang diterapkan, tegangan sisa, tegangan las dan tegangan yang dihasilkan oleh produk korosi. Saat memilih bahan, buat unit menjadi sistem bebas tembaga, yang bermanfaat untuk anti korosi seluruh unit dan kontrol kualitas kristal uap; untuk memiliki sistem pelepasan udara yang lengkap, umumnya disarankan untuk tidak menggunakan sambungan seri langkah demi langkah untuk sambungan pipa. Cegah gas yang tidak terkondensasi menumpuk di penukar panas dengan tekanan rendah; memastikan operasi normal dari sistem pelepasan udara. Saat memulai, sisi air dan sisi uap harus dikeringkan, dan kualitas suplai air harus memenuhi syarat; tindakan anti-korosi yang baik harus diambil saat meninggalkan pabrik, untuk mencegah korosi selama penyimpanan dan transportasi. Untuk penukar panas pipa baja karbon, metode anti korosi berisi nitrogen biasanya digunakan untuk sisi uap dan sisi air; , langkah-langkah anti-korosi pengisian uap atau nitrogen, dan sesuaikan nilai pH air terdeoksigenasi dengan benar di sisi air untuk memainkan peran pelindung.

(5) Tindakan pencegahan kebocoran pipa yang disebabkan oleh bahan dan pengerjaan yang buruk

Tinggi dinding pipa minimal harus 2,0mm di atas untuk meningkatkan ketahanan erosi. Setiap tabung harus diuji untuk deteksi cacat dan uji hidrostatik sebelum perakitan; bundel tabung harus diberi perlakuan panas dan bebas dari cacat visual; lubang tabung pelat tabung harus mempertahankan kekasaran, toleransi dan konsentrisitas tertentu, dan talang atau pembulatan lubang tabung harus halus dan bebas dari cacat. kesalahan.

(6) Penyumbatan preventif

Lakukan pencegahan penyumbatan. Direkomendasikan untuk membuka lubang bypass dengan ukuran tertentu pada lembaran tabung sambil memblokir beberapa tabung untuk mengurangi laju aliran air umpan dan mengurangi korosi. Metode ini telah diadopsi di banyak pembangkit listrik di dalam dan luar negeri, dan telah terbukti dapat memperpanjang umur penukar panas dengan baik dan mengurangi jumlah kebocoran .

(7) Pemilihan proses

Dalam penukar panas, jenis fluida mana yang mengalir melalui sisi tabung dan jenis mana yang mengalir melalui sisi cangkang, poin-poin berikut dapat dianggap sebagai prinsip umum pemilihan:

a) Bahan yang tidak bersih atau mudah terurai dan kerak harus mengalir melalui sisi yang mudah dibersihkan. Untuk bundel tabung lurus, bahan yang disebutkan di atas umumnya harus disalurkan ke dalam tabung, tetapi bila bundel tabung dapat dilepas untuk dibersihkan, bahan tersebut juga dapat disalurkan ke luar tabung.

b) Cairan yang perlu meningkatkan laju aliran untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas konvektifnya harus masuk ke dalam tabung, karena luas penampang di dalam tabung biasanya lebih kecil daripada luas penampang antar tabung, dan mudah untuk menggunakan beberapa tabung melewati untuk meningkatkan laju aliran.

c) Bahan korosif harus masuk ke dalam pipa, sehingga cangkangnya dapat dibuat dari bahan biasa, hanya pipa, lembaran tabung dan kepala yang harus dibuat dari bahan tahan korosi.

d) Bahan dengan tekanan tinggi masuk ke dalam pipa, sehingga cangkang tidak dapat menahan tekanan tinggi.

e) Bahan dengan suhu tinggi atau rendah harus dialirkan ke dalam pipa untuk mengurangi kehilangan panas. Tentu saja, untuk pembuangan panas yang lebih baik, material bersuhu tinggi juga dapat melewati cangkang.

f) Uap umumnya dilewatkan ke sisi cangkang, karena lebih mudah untuk melepaskan kondensat, dan uapnya lebih bersih, dan koefisien perpindahan panas konvektifnya memiliki sedikit hubungan dengan laju aliran.

g) Fluida dengan viskositas tinggi umumnya mengalir melalui ruang sisi cangkang, karena ketika mengalir di sisi cangkang dengan sekat, penampang dan arah aliran saluran aliran terus berubah, yang dapat dilakukan pada angka Re rendah (Re lebih besar dari 100) Mencapai aliran lonjakan kondusif untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas konvektif dari cairan di luar tabung.

Poin-poin di atas tidak dapat dipenuhi pada saat yang sama, dan terkadang bertentangan, jadi kita harus memahami aspek utama dan membuat keputusan yang tepat sesuai dengan situasi spesifik.