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最常见的钛管换热器泄露问题分析

钛管

由于钛材价格昂贵,传统的填料函式钛管换热器中的换热管选用钛材,而管板则选用钛钢复合板。由于钛与钢的具有不可焊性能,造成钛管换热器制造的难度加大,所以填料函式换热器的管箱通常不采用钛钢复合板,而是采用碳钢或低合金钢管箱整体衬胶的方案,这样即节省成本又降低了加工难度。为减少制造成本及降低加工制造难度,在传统的填料函式钛管换热器设计方案中,凡不与海水接触的部分均不采用钦材,所以换热器浮动管板处的管板裙通常采用碳钢材料,即可避免钛材与碳钢的焊接,又降低成本。尽管传统的填料函式钛管换热器结构设计方案降低了成本和制造难度,但同时也带了严重的设备泄漏问题。


目前最常见的泄漏现象出现在浮动管板处密封泄漏,据用户反馈,该传统结构的填料函式钛管换热器在浮动管板处出现严重腐蚀。分析原因,主要是由于填料在被压紧的过程中,造成浮动管板的碳钢部分裸露于填料外,在密封处浮动管板与插入的管箱之间有间隙,海水与碳钢部分直接接触,造成该处迅速被海水腐蚀,直接造成换热器泄露,而碳钢是极其不耐海水腐蚀的。部分资料显示,当海水直接与碳钢接触时,浮动管板的碳钢部分在极短的时间内便被腐蚀掉,严重时,腐蚀处仅剩余薄薄的钛材部分。上述泄露一旦出现,是很难再修复的,即使在设备腐蚀之初能够通过检修维护及时的发现,并对腐蚀处进行补焊修复,但由于各种条件受限和金属焊接的特性,修复后的设备运行将会在短时间内再次出现大面积的腐蚀,设备随时会出现泄漏危险。填料函式钛管换热器一旦因为碳钢部分被腐蚀泄漏,要想根除危险,必须进行设备更换。

另一种常见的泄漏则是钛管破裂引起的,而钛管的的破裂则通常是因为换热管受到划伤、碰伤等原因造成的。因钛材价格昂贵,为降低成本,钛管换热器所选用的换热管壁厚通常较薄,一般取0.5mm左右。在此类泄漏案例中,经常会发现换热器管箱内存在大量的大颗粒的沙石甚至贝壳之类,分析原因,主要是在实际使用中,含有大量杂物的海水在换热管内不停地流动,极易对钛管造成划伤或磨损,除影响换热效果外,换热器寿命也大大缩减,使得本就极薄的钛管过早破裂,造成泄漏。由于结构原因和难以清理等环境条件,通过补焊修复较困难,只能通过封堵泄露管子管口解决泄漏问题,严重影响了换热器的换热效果。

第三种常见泄漏主要是钛管接头与管板连接处出现问题造成的,该种泄漏主要原因是焊接质量问题或者换热管振动造成的管接头破坏造成的,其修复难度非常大。

在实际使用中,钛材焊接变形大,校形困难,尤其是钦冷加工时,易产生裂纹;而弯曲变形时,弹性回弹量大,不易得到正确形状,其冷作硬化倾向的强化程度随变形速度而加剧,而变形速度对加工零件的极限程度和质量都有很大影响。由于钛存在诸多缺陷,使得钛制设备更不利于返修,有时甚至会产生愈返修,其实际效果愈差的情况。针对钛的这些特性,为保证其工艺性能,对钛制设备的技术条件的要求极其严格,除必须对原材料的成分、制造、装配、检测方法等提出要求外,同时还按照钛设备类别提出了特殊的制造要求,并严格按照制造工艺规程进行加工制造。

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