在各類換熱器的製作與運用中，管殼式換熱器占據著中心的方位，原因在於其耐高溫高壓、傳熱係數高、裝置便利、結構緊湊、出產成本低一級特色。一起，由於其結構的多樣性以及使用要求的複雜性原因，然後引起換熱器各種辦法的失效情況。如：換熱管與管板之間的銜接處簡單呈現失效，筒體與管板之間的焊縫處也簡單失效。換熱管呈現振蕩現象、熱應力或是附加應力以及作業前言的腐蝕性等情況均會導致換熱器部分或是整體性的失效結果。

一、換熱管與管板之間的銜接

1.1機械滾脹法

機械滾脹法，一般會構成換熱管呈現過脹或是欠脹的情況, 換熱管的內壁簡單呈現加工硬化現象。如下圖1所示為脹接辦法，首要使用在抗拉脫才能和密封性高的環境中，不可以在高溫環境中作業。在呈現溫差改變時，脹接方位的剩餘應力會慢慢消失，下降了抗拉脫力和密封功能，然後構成換熱管和管板之間銜接的失效。它的長處在於脹接的結構比較簡單，有利於換熱管的替換和修補，一般運用在規劃壓力不高於4.0 MPa以及規劃溫度不高於300 ℃的條件下。

圖1  脹接辦法示意圖

1.2液壓脹接

液壓脹接法，使管板與換熱管的銜接方位應力散布均勻，具有勞動強度低、出產效率高、密封性傑出等長處，可是關於管板的管孔以及開槽的精度要求特別高

1.3爆破脹管

爆破脹管，指的是使用爆破時發作的徑向力，使得換熱管脹緊，與此一起，使用爆破時發作的軸向力，將管內殘渣甩出管外。脹接法適用於無劇烈振蕩，無過大的溫度動搖，無顯著的應力腐蝕傾向的場合。

1.4焊接法

換熱管與管板如選用焊接辦法如下圖2所示時, 換熱管和管板焊縫銜接處發作剩餘應力情況，然後構成應力腐蝕和腐蝕疲憊，換熱管和管板的銜接處易發作失效走漏。因而在施焊時，需對管端加以打磨，鏟除焊接範圍的汙染物。焊接法不適用於較大振蕩、有縫隙腐蝕傾向的場合。

圖2  焊接辦法示意圖

二、管殼式換熱器失效與遭到損壞的成因剖析

腐蝕是管殼式換熱器最常見的失效辦法。腐蝕最常見的部位為換熱管與管板銜接處，遭到腐蝕的成因如下：管殼程作業介質本身的酸堿性存在著腐蝕性，殼體或是換熱管中的拉應力，換熱管和管板之間存在著縫隙等情況。上述情況均會加快腐蝕的進展，然後構成換熱器的失效。

2.1作業介質腐蝕

若作業介質內溶解必定含量的氧、氮、氫與硫等元素，一般會構成換熱器的失效。挑選合理的前言決議著換熱器的運用壽命，不同的腐蝕性介質要選用相對應的防止對策。如：運用收回硝酸尾氣作為熱量的廢熱鍋爐，由於硝酸尾氣中首要成份是氮化物， 當其處於必定的溫度與壓力環境中，氮和鐵其他不少的合金元素會發僵硬且脆的氮化物，然後構成鋼材呈現氮化的現象，終究下降力學功能趨弱。特別是高溫氣體的入口處，作業介質腐蝕會構成管板的外表、管板與換熱管之間的銜接處以及管板外部的換熱管端麵由於氮化的原因而呈現走漏情況。海洋環境中運用的設備麵臨著愈加複雜的腐蝕情況，如：吸氧腐蝕、海生物腐蝕等。金屬腐蝕還與海水的氧含量、溫度、PH、溶液成份、海水的流速等要素有關。紫銅對海水流速腐蝕最靈敏，B10銅合金對加入海砂後的衝刷腐蝕也很靈敏。大部分銅合金在活動海水均存在臨界流速。如：海水流速超過4.5米/秒,  B30銅合金腐蝕速度十分的快。銅合金在海水環境中還麵臨著脫成分腐蝕情況。

2.2應力腐蝕

應力腐蝕是最廣泛最嚴峻的一種失效辦法。其發作的基本條件有三點：（1）靈敏原料，發作應力腐蝕首要是合金，純金屬極少發作。（2）特定的介質，如酸堿鹽溶液、海水、工業大氣、水蒸汽等（3）滿足的拉應力。管殼式換熱器在熱處理、焊接以及加工過程中呈現的剩餘應力，設備在作業條件下接受外載荷而引起的作業應力，溫差引起的熱應力，設備、部件的裝置和安裝而引起的應力以及腐蝕產品體積效應而引起的應力等。因而，應及時地鏟除應力腐蝕影響。

2.3 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是因金屬與非金屬之間或金屬與金屬之間存縫隙，使縫隙內介質處於滯流情況而引起縫內金屬腐蝕加快的一種部分腐蝕形狀。縫隙腐蝕的條件是應具有必定的縫隙，其寬度有必要能使介質進入縫內，一起又有必要窄到能使介質在縫內阻滯。一般發作縫隙腐蝕最靈敏的縫寬為0.025mm~0.1mm。如換熱管與管板選用如上圖2所示焊接時，管板和換熱管之間存在著縫隙往往就會發作縫隙腐蝕。因而，應及時地改進製作工藝盡量防止縫隙的存在。

2.4腐蝕疲憊

腐蝕和循環載荷協同效果下往往會發作腐蝕疲憊，腐蝕環境中運行的設備要常常接受交變載荷，很少有實踐構件隻接受單向靜態負載，腐蝕疲憊其風險程度比單純的腐蝕或疲憊要嚴峻得多。因而，剖析腐蝕疲憊損害發作開展的原因和速度，進而評估設備的運用壽命或找到有用的腐蝕疲憊開裂的操控措施，進步設備運行的牢靠程度。

2.5點腐蝕

腐蝕呈現在金屬外表很小區域並逐步深化到金屬內部，而其他大部分外表不發作腐蝕或腐蝕很輕微的形狀。發作點蝕的條件：（1）多發作在外表生成鈍化膜的金屬和合金上或外表有陰極性鍍層的金屬上。（2）往往有侵蝕性鹵素離子與氧化劑共存。（3）對給定的金屬—介質體係，存在一特定的臨界電位，高於此電位時才發作點蝕。

三、管殼式換熱器失效的操控辦法

3.1結垢

管殼式換熱器在操作必定時刻之後，若管壁的結垢十分地顯著，那麽傳熱才能就會弱化，換熱介質的出口溫度無法與開始規劃的工藝參數要求相吻合，塵垢構成管內徑日益變小，流速則遞加；壓力受損遞加。此時，應選用定時性的流量檢測、壓力與溫度等多種操作辦法來界定結垢的情況。

3.2腐蝕與磨損

塵垢、換熱介質、流體速度偏大以及電化學等一係列原因均會構成換熱器殼體、換熱管以及外部呈現腐蝕與磨損。殼體一般選用超聲波測厚設備或是其他的非損壞性測厚設備，由外部檢測與評估的辦法界定可以發作腐蝕與減薄等殼體具體部位。換熱管在呈現決裂之前的腐蝕與磨損情況選用渦流探傷法進行剖析，詳細剖析換熱管壁厚減薄量，一起也對換熱管缺點的深度進行剖析，提早防止並操控換熱器的失效。

3.3走漏

換熱管由於腐蝕以及誘導振蕩等原因會呈現決裂的現象，管端由於腐蝕以及高溫蠕變等，再加上疲憊損壞等原因然後構成換熱管和管板之間的銜接處呈現走漏。有用的操控辦法：在流體出口處取樣，剖析它的色澤、粘度以及比重等目標來測驗管製的走漏與損壞的程度。

3.4振蕩

換熱管製會和泵、壓縮機發作共振的情況，反轉機械會發作直接脈動的衝擊，流領會發作必定的振蕩，經過選用振蕩測驗設備或振蕩動靜的辦法來揣度振蕩的情況。

3.5內孔焊技能

有些換熱器是作業在高溫與腐蝕性應力環境中的，換熱管與管板如選用上圖2辦法焊接時，管板和換熱管內部會存在著空隙，一起焊縫遇到高溫外界腐蝕性流體載荷衝擊影響，很簡單呈現腐蝕開裂的情況，然後在很大程度上縮短了設備的運用壽命。為了下降高溫腐蝕性流體對管板焊縫所帶來的損害，有必要改進焊接工藝來加以操控，優化管板和管製之間的銜接辦法。可以挑選對接焊縫構成對接接頭或鎖底接頭內孔焊結構。對接焊縫構成對接接頭內孔焊辦法如下圖3所示。內孔焊接頭技能可以有用地下降換熱管和管板接頭處所存在的應力腐蝕和空隙腐蝕等情況。

圖3   管板辦法示意圖

四、定論

經過上述剖析，管殼式換熱器的失效、損壞與作業介質、資料、設備結構、設備操作、流體載荷等多種要素存在著內涵的關聯性，也是上述要素的一起效果。因而，在規劃管殼式換熱器時應考慮資料的選用、管板的強度、換熱管強度和穩定性、製作工藝、設備結構、設備操作和運用環境情況及作業介質性質等各類影響要素，到達有用操控管殼式換熱器失效目的。 

文章來源：精密空調www.hw82.com