Tratamento de fugas de trocadores de calor de tubos

Tratamento de vazamento de trocadores de calor casco e tubos

O trocador de calor casco e tubo é um dos equipamentos de troca de calor mais utilizados atualmente.Comparado com outros trocadores de calor entre paredes, o equipamento de volume unitário pode fornecer uma área de transferência de calor muito maior e melhor efeito de transferência de calor.Devido à estrutura compacta, forte, e pode escolher uma variedade de materiais para fabricar, tão forte adaptabilidade, especialmente em dispositivos de grande escala 4 e alta temperatura, alta pressão são amplamente utilizados.

Primeiro, introdução do trocador de calor tubular

Por muitos anos, o vazamento do sistema de tubulação é responsável pela maior proporção entre todos os tipos de falhas do trocador de calor do abastecimento de água da planta.A pressão lateral da água do trocador de calor de superfície é maior que a pressão lateral do vapor.Assim que o sistema de tubulação vazar, a água de alimentação entrará na carcaça, fazendo com que o lado do vapor fique cheio de água.É possível que a água flua de volta para a turbina a vapor ao longo do tubo de extração, causando deformação do cilindro da turbina a vapor, alterações na expansão diferencial, vibração da unidade e até mesmo fratura da pá e outros acidentes.

Esse tipo de vazamento no trocador de calor causado por todo o conjunto de equipamentos e acidentes com desligamento de turbinas a vapor ocorridos na usina.Portanto, é muito importante analisar os motivos do vazamento do trocador de calor e descobrir as contramedidas para reduzir ao máximo o vazamento.

Em segundo lugar, análise do motivo do vazamento

O vazamento do sistema de tubulação interna do trocador de calor tubular é dividido principalmente em vazamento do próprio tubo e vazamento da extremidade.

1. Causa do vazamento da porta do tubo

1.1 Estresse térmico excessivo

Na operação de trocadores de calor casco e tubo, devido às diferentes temperaturas dos fluidos frios e quentes, as temperaturas da parede do casco e do tubo são diferentes entre si.Essa diferença diferencia a expansão térmica do casco e do tubo, quando a diferença de temperatura entre os dois pode ser um grande tubo torcido, ou tubo do teto para se soltar, ou até mesmo destruir todo o trocador de calor.Portanto, é necessário considerar o efeito da expansão térmica na estrutura e adotar diversos métodos de compensação.Durante a partida e a parada do trocador de calor, a taxa de aumento e queda de temperatura excedeu a regulação, de modo que o tubo e o tubo de Gawga foram submetidos a maior estresse térmico, e a solda ou junta de expansão do tubo e do tubo foi danificada, causando porta vazamento: a carga de pico muda muito rápido e o motor principal ou falha do trocador de calor quando o desligamento repentino do trocador de calor, se o lado do vapor parar o fornecimento de vapor muito rápido, ou o lado do vapor parar, o lado da água continuará a entrar na água de alimentação, porque o a parede do tubo é fina, encolhimento rápido, espessura do tubo, encolhimento lento, muitas vezes leva à soldagem do tubo e da placa do tubo ou danos nas juntas de expansão.Esta é a razão pela qual a taxa de queda de temperatura necessária é de apenas 1,7 ℃/min -2,0 ℃/min, e a proporção da taxa de aumento de temperatura é de 2 ℃/min -5 ℃/min.

1.2 Deformação da chapa tubular

É principalmente a deformação da chapa tubular e a deformação produzida durante o processamento.O tubo está conectado ao espelho.A deformação do tubo causará o vazamento da extremidade do tubo.Alta pressão e baixa temperatura no lado da água da placa do tubo, baixa pressão e alta temperatura no lado do vapor, especialmente na seção de resfriamento do dreno embutido, a diferença de temperatura é maior.Se a espessura do tubo não for suficiente, o tubo terá alguma deformação.O centro do tubo será de baixa pressão e abaulamento lateral do vapor de alta temperatura.Do lado da água, ocorre uma depressão central no espelho.Quando a carga do motor principal muda, a pressão e a temperatura do lado do vapor mudam de acordo.Especialmente quando a amplitude de regulação de pico é grande, a velocidade de regulação de pico é muito rápida ou a carga é repentina, sob a condição de usar bomba de alimentação de velocidade constante, a pressão do lado da água também mudará muito, podendo até exceder a pressão nominal do alta água de alimentação: essas alterações podem causar deformação do tubo, levando a vazamento na extremidade do tubo ou deformação permanente do tubo.Se a válvula de admissão de Gawga estiver vazando, a alta pressão no lado da água alta será aquecida após o desligamento do motor principal.Se não houver válvula de segurança no lado da água ou se a válvula de segurança falhar, a pressão pode subir muito e também deforma o espelho do tubo.

1.3 Processo de conexão inadequado

Tubo de plugue cônico geralmente usado para soldagem.Quando o tampão cônico é inserido, a força deve ser moderada;a força do martelo é muito grande, o que causa a deformação do orifício do tubo, afeta o tubo adjacente e a junta do tubo e causará danos e novos vazamentos.Durante o processo de soldagem, como pré-aquecimento, a localização e o tamanho da costura de soldagem não são apropriados, causando danos à conexão do tubo adjacente e da chapa de tubo.Outros métodos de obstrução de tubos, como obstrução de tubos de expansão, obstrução de tubos de explosão, como processos inadequados, também causarão vazamento de orifícios de tubos adjacentes.Portanto, o rigoroso processo de obstrução do tubo deve ser seguido.

2. Causa do vazamento do próprio tubo

2.1 Erosão

Uma razão é que quando a velocidade do fluxo de vapor é alta e há grandes gotículas de água no fluxo de vapor, a parede externa do tubo é lavada e diluída pelo fluxo bifásico de vapor-água.As principais razões do fluxo bifásico vapor-água no trocador de calor são as seguintes: em primeiro lugar, o vapor superaquecido na seção de resfriamento do vapor superaquecido e sua saída não atendem aos requisitos do projeto;A outra é que o nível hidrofóbico do trocador de calor é mantido muito baixo ou nenhum nível de água ou a temperatura hidrofóbica é muito maior que o valor de projeto, ou a resistência ao fluxo hidrofóbico é maior ou a pressão de sucção diminui repentinamente, etc., quando o drenagem para o próximo estágio do trocador de calor com vapor, lavando danos ao tubo do trocador de calor;O abastecimento de água de alta pressão do vazamento em grande velocidade será eliminado do tubo adjacente ou danificará a erosão do diafragma.Outra razão é o impacto direto do vapor ou da água hidrofóbica.Porque o material da placa anti-impacto e a forma fixa não são razoáveis.Em funcionamento quebra ou cai e perde a função de proteção antierosiva;a área da placa antierosão não é grande o suficiente e as gotas de água se movem com o fluxo de ar de alta velocidade, impactando o feixe de tubos fora da placa antierosão;a distância entre a carcaça e o feixe de tubos é muito pequena, faz com que o fluxo de vapor na entrada seja muito alto.

A fissuração por corrosão sob tensão (SCC) é a fissuração de metal ou liga causada pela ação combinada de tensão de tração e meio de corrosão específico.Caracteriza-se pelo fato de que a maior parte da superfície não está danificada e apenas uma parte das fissuras finas penetra no interior do metal ou liga.A fissuração por corrosão sob tensão pode ocorrer dentro da faixa de tensão de projeto comumente usada, portanto suas consequências são graves.Os fatores importantes que causam trincas por corrosão sob tensão são temperatura, composição da solução, composição do metal ou liga, tensão e estrutura metálica.

2.2 Vibração do tubo

Quando a temperatura da água está muito baixa ou a unidade está sobrecarregada, quando a vazão de vapor e a velocidade entre os tubos do trocador de calor excedem o valor projetado, os tubos com certa elasticidade vibrarão sob a ação da força de perturbação do fluido em o lado do invólucro, quando a frequência da força excitante coincide com a frequência natural do feixe de tubos ou seu múltiplo, fará com que o feixe de tubos ressoe e aumente muito a amplitude, o mecanismo de dano por vibração do feixe de tubos é o seguinte:

(1) devido à vibração, a tensão do tubo ou da junta entre o tubo e o espelho excede o limite de resistência à fadiga do material, o que causa a fratura por fadiga do tubo;

(2) o tubo vibratório no orifício do tubo que suporta o defletor irá esfregar com o metal do defletor, de modo que a parede do tubo ficará fina e, finalmente, levará à ruptura;

(3) quando a amplitude de vibração é grande, os tubos adjacentes no meio do vão irão esfregar uns com os outros, desgastando ou fatigando o tubo.

2.3 Erosão da entrada de água da tubulação

O dano por corrosão da extremidade do tubo de entrada ocorre apenas no trocador de calor de aço carbono, que é um processo combinado de corrosão e erosão: o mecanismo é que o filme de oxidação formado na superfície do metal da parede do tubo é destruído e removido pelo abastecimento de água de alta turbulência, o material metálico está perdendo.Eventualmente o cano quebrou.Às vezes, a superfície danificada pode se estender até a solda da extremidade do tubo e até mesmo até a folha do tubo: quando o valor do pH da água de alimentação é baixo (menos de 9,6), o teor de oxigênio é alto (mais de 7μg/L), a temperatura é baixa (menos de 260 ° C), e o grau de turbulência é alto, a erosão é fácil de ocorrer.

2.4 Corrosão

Quando o tubo do trocador de calor de baixa pressão é de cobre, o tubo de cobre de baixa adição é frequentemente forçado a ser substituído devido a vazamentos graves.A taxa de corrosão do cobre é mais baixa em pH 8,5 ~ 8,8.O aço carbono requer um pH de pelo menos 9,5.O alto valor de pH da água de alimentação da caldeira leva à corrosão dos tubos de cobre.Os principais fatores que afetam a corrosão dos feixes de tubos de aço carbono são: teor de oxigênio e valor de pH da água de alimentação: quando o oxigênio dissolvido na água de alimentação é muito alto ou o valor de pH é muito baixo, a parede interna do tubo de alta pressão será corroído, portanto, a concentração de oxigênio dissolvido na água de alimentação não deve exceder 7 pg/L, e o valor do pH deve ser mantido entre 9,3 e 9,6.Se houver oxigênio no lado do casco, isso causará corrosão por oxigênio na parede externa do feixe de tubos.Deposição de cobre: ​​pode causar corrosão por pites, pites.A temperatura afeta a formação do filme de óxido FE3O4 na superfície do aço carbono.É geralmente considerado que o filme de óxido FE3O4 é relativamente estável quando a temperatura está acima de 260°C%.Abaixo desta temperatura, o grau de proteção do filme de óxido FE3O4 depende do pH da água de alimentação e de outros fatores ambientais.Quando o pH está acima de 9,6, seguro.

2.5 Material e mão de obra ruins

O material do tubo não é bom, a espessura do tubo não é uniforme, o tubo apresenta defeitos antes da montagem, a boca de expansão está superinflada, a parte externa do tubo apresenta danos por tração, etc.

Terceiro, lide com as contramedidas

1. Após a ocorrência de medidas de tratamento de vazamentos

Quando ocorre o vazamento, a pressão da água de alimentação diminui e a água de alimentação da caldeira diminui.Portanto, quando for encontrado vazamento no sistema de tubulação do trocador de calor, o trocador de calor deve ser parado imediatamente para reduzir o número de danos ao tubo e reduzir a extensão dos danos.Desligamento da unidade, deve verificar se há vazamento de GAWGA e encontrar maneiras de eliminá-lo.

Para o vazamento da extremidade, o metal de solda original deve ser raspado antes da soldagem de reparo, e o tratamento térmico adequado deve ser realizado para eliminar o estresse térmico: para o vazamento do próprio tubo, a forma e localização do vazamento do o feixe de tubos deve ser verificado primeiro e selecione o processo de obstrução do tubo apropriado, conectando as duas extremidades do tubo.Independentemente da tecnologia de tamponamento utilizada, para garantir a qualidade do tamponamento, a extremidade do tubo bloqueado deve ser bem tratada para tornar a placa do tubo e o furo redondos e limpos, e ter uma boa superfície de contato com o tampão.No caso de rachadura ou erosão na junção do tubo e do espelho, o material original do tubo e o metal de solda devem ser removidos na extremidade para que o tampão fique em contato próximo com o espelho.

2. Medidas preventivas

2.1 Precauções contra vazamento na porta

O trocador de calor deve ter folha de tubo de espessura suficiente, ter bom processamento de furos de tubo, soldagem de superfície, expansão de tubo, processo de soldagem, operação do trocador de calor na taxa de aumento de temperatura inicial e parada, taxa de queda de temperatura não excede as disposições, o lado da água deve ter válvula de segurança para evitar sobrepressão, manutenção para ter o processo correto de entupimento da tubulação.

2.2 Medidas preventivas para vazamento da própria tubulação

(1) Medidas para prevenir a erosão, para limitar a vazão de vapor ou drenagem no lado do casco e para evitar flashes na seção de resfriamento;garantir que haja superaquecimento residual suficiente do vapor na saída da seção de resfriamento do vapor;garantir que a placa esteja bem fixada e com área suficiente;Material para ser bom;mantenha o nível de água do lado do casco normal, proíba a operação com baixo nível de água ou sem nível de água.

(2) Medidas preventivas contra vibração da tubulação, instalação de uma porta de segurança no lado do vapor no lado de alta pressão, restrição da vazão de vapor ou drenagem no lado do casco e espaçamento suficiente entre tubos para reduzir a vazão no lado do casco , por outro lado, reduz a possibilidade de colisão do tubo e danos por fricção: limita o comprimento da seção livre do feixe de tubos.

(3) As medidas de prevenção de corrosão na entrada do tubo de abastecimento de água, a velocidade do fluxo do fluido no lado do tubo ou no lado do tubo, não afetam apenas o valor do coeficiente de transferência de calor convectivo, mas também afetam a resistência ao calor da sujeira, de modo a afetar o coeficiente total de transferência de calor.Especialmente para o fluido que contém sedimentos e outras partículas facilmente depositadas, a baixa vazão pode até levar ao bloqueio da tubulação, o que afeta seriamente o uso do equipamento.No entanto, a perda de pressão aumenta significativamente com o aumento da velocidade do fluxo.Portanto, é muito importante escolher a vazão adequada.Quando a vazão da água de alimentação é limitada, a vazão no tubo aumentará obviamente quando uma fileira de trocadores de calor for parada ou o número de tubos bloqueados for grande O teor de oxigênio da água de alimentação é controlado para ser 7 μg/l , e o valor do pH da água de alimentação é controlado entre 9,2-9,6.

(4) Medidas de prevenção de corrosão

Para eliminar o estresse, o estresse pode vir de uma variedade de fontes, como estresse externo, estresse residual, estresse de soldagem e estresse gerado por produtos de corrosão.Quando o material for selecionado, a unidade será transformada em um sistema isento de cobre, o que é benéfico para a anticorrosão de toda a unidade e para o controle da qualidade do vapor e do cristal, a fim de evitar a não condensação de gás no calor de baixa pressão. acumulação do trocador, para garantir o funcionamento normal do sistema de ventilação de ar, na partida, lado da água, lado do vapor deve ser descarregado com ar limpo, qualidade da água qualificada;Boas medidas anticorrosivas devem ser tomadas antes de sair da fábrica para evitar corrosão durante o armazenamento e transporte.Métodos anticorrosivos preenchidos com nitrogênio são geralmente adotados para trocadores de calor de tubos de aço carbono, tanto no lado do vapor quanto no lado da água, as medidas anticorrosivas de enchimento de água, enchimento de gás ou enchimento de nitrogênio são adotadas respectivamente, e o valor de pH da água de desaeração é ajustado adequadamente no lado da água para desempenhar um papel protetor.

(5) Medidas preventivas para vazamento de tubos causado por material e tecnologia inadequados

A parede do tubo deve ter pelo menos 2,0 mm para melhorar a resistência à erosão.Antes da montagem, cada tubo deve ser inspecionado por meio de detecção de falhas e teste de pressão de água, o feixe de tubos deve ser tratado termicamente sem defeitos visuais, e os orifícios do tubo na folha do tubo devem ser mantidos com certa rugosidade, tolerância e grau concêntrico, O chanfro do furo do tubo ou arredondado deve ser liso e sem rebarbas.

(6) Obturação preventiva

Execute o entupimento preventivo.Sugere-se que um determinado tamanho de orifício de desvio seja feito na placa do tubo enquanto bloqueia uma parte do tubo, a fim de reduzir a vazão da água de alimentação e reduzir a corrosão.Este método tem sido usado em muitas usinas de energia no país e no exterior e está provado que pode prolongar a vida útil dos trocadores de calor de forma adequada e reduzir o número de vazamentos.

(7) Seleção de processos

Em um trocador de calor, cujo fluido flui através do lado do tubo e que flui através do lado do casco, o princípio geral de escolha pode ser considerar o seguinte:

a) os materiais que estão sujos ou facilmente decompostos e incrustados devem fluir pelo lado que é fácil de limpar.Para o feixe de tubos reto, os materiais mencionados acima geralmente devem ficar dentro do tubo, mas quando o feixe de tubos pode ser removido para limpeza, ele também pode sair do tubo.

b) fluidos que requerem taxas de fluxo maiores para aumentar seu coeficiente de transferência de calor convectivo devem viajar através do tubo, já que a área da seção transversal no tubo é geralmente menor do que aquela entre os tubos, e é fácil usar vários comprimentos de tubo para aumentar a taxa de fluxo.

c) o material corrosivo deve ser transportado para dentro do tubo de modo que o invólucro possa ser feito de materiais comuns, apenas o tubo, o espelho e o cabeçote devem ser feitos de materiais resistentes à corrosão.

d) material de alta pressão entra no tubo de modo que o alojamento não suporta alta pressão.

e) materiais em temperaturas muito altas ou muito baixas devem passar pelo tubo para reduzir a perda de calor.Claro, para um melhor resfriamento, você também pode permitir a viagem do material em alta temperatura.

f) o vapor geralmente passa pelo lado do casco, pois é conveniente descarregar o condensado, e o vapor é mais limpo, e seu coeficiente de transferência de calor convectivo tem pouca relação com a vazão.

g) o fluido viscoso geralmente flui no lado do casco, porque a seção transversal e a direção do fluxo do canal mudam constantemente quando o fluido flui no lado do casco com defletores, e o fluxo de surto pode ser alcançado com um número Re baixo ( Re> 100), o que é benéfico para melhorar o coeficiente de transferência de calor convectivo do fluido fora do tubo.Os pontos acima não podem ser atendidos ao mesmo tempo, e às vezes contraditórios, devendo basear-se em circunstâncias específicas, compreender os principais aspectos, tomar decisões adequadas.