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螺紋鎖緊環(huán)式換熱器內(nèi)漏原因分析及改進(jìn)措施

文檔作者：周育輝文檔來源：勝利油田樁西精細(xì)化工有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年09月21日
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設(shè)計(jì)2013，23(4)
螺紋鎖緊環(huán)式換熱器內(nèi)漏原因分析及改進(jìn)措施
周育輝 勝利油田樁西精細(xì)化工有限責(zé)任公司東營257237
摘要結(jié)合某1．2 X10 t穩(wěn)定輕烴加工裝置螺紋鎖緊環(huán)換熱器E一106的內(nèi)漏問題，對螺紋鎖緊環(huán)的結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)及內(nèi)漏原因進(jìn)行分析探討，找出泄漏原因，解決換熱器內(nèi)漏的問題。
關(guān)鍵詞 螺紋鎖緊環(huán)管板內(nèi)漏
由于螺紋鎖緊環(huán)式換熱器具有耐高溫、耐高
壓、泄漏點(diǎn)少及密封可靠的特點(diǎn)，從20世紀(jì)90年
代以來便廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)各大煉油廠的加氫裝
置中。勝利油田某公司1．2 X 10 t穩(wěn)定輕烴加工裝
置中擁有5臺(tái)u型管螺紋鎖緊環(huán)式換熱器，其設(shè)
計(jì)都是采用H—H型、雙殼程，管板采用差壓設(shè)
計(jì)。裝置自2004年投人運(yùn)行以來，通過日常生產(chǎn)
中對其進(jìn)出口的工藝參數(shù)以及成品烷烴的產(chǎn)品質(zhì)
量的觀察，發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)反應(yīng)流出物／混合進(jìn)料換
熱器(E一106)出現(xiàn)了明顯的內(nèi)漏現(xiàn)象，經(jīng)過緊
固內(nèi)圈壓緊螺栓勉強(qiáng)維持生產(chǎn)，至2012年裝置大
修，對此換熱器進(jìn)行抽芯檢查，發(fā)現(xiàn)并解決了換
熱器內(nèi)漏的問題。
1 設(shè)備簡介
1．1 工藝參數(shù)
設(shè)備(E一106)工藝參數(shù)見表1。
表1 E一106工藝參數(shù)
1．2 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
螺紋鎖緊環(huán)式換熱器密封結(jié)構(gòu)見圖1。
5‘外圈螺栓，6‘內(nèi)圈螺栓，7-頂銷，9*外圈壓環(huán)，1卜O-密封盤，12—0-波齒復(fù)合墊，13-0-壓環(huán)，14．分合環(huán)，15．定位環(huán)，16．內(nèi)部螺栓
18·0。分程箱，19-0-波齒復(fù)合墊(二)，20-0-波齒復(fù)合墊(三)，21-管箱蓋板，22一螺紋鎖緊環(huán)，23、24．定位銷，25．內(nèi)套簡
圖1 螺紋鎖緊環(huán)式換熱器密封結(jié)構(gòu)示意圖
} 周育輝：副經(jīng)理，高級經(jīng)濟(jì)師，注冊安全工程師。1996年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)化工機(jī)械制造與維修專業(yè)。從事石油化工加工生
產(chǎn)。聯(lián)系電話：(0546)8871312，E—mail：zxjxhgzyh@163．com。
周育輝螺紋鎖緊環(huán)式換熱器內(nèi)漏原因分析及改進(jìn)措施 35
1．3 設(shè)備內(nèi)漏情況介紹
因打雷導(dǎo)致電力系統(tǒng)晃電，裝置原料油進(jìn)料
泵P一1A跳停，緊急處理后，開啟備用泵恢復(fù)進(jìn)
料，雖然只有短短的幾分鐘，卻使生產(chǎn)受到大幅
的波動(dòng)。產(chǎn)品質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)，戊烷的硫含量超標(biāo)，
為1700lxg／g，在這之前為800lxg／g(規(guī)定硫含量
為<15001xg／g)，并且產(chǎn)品硫含量在1200—
2900~xg／g之間波動(dòng)，換熱器的管殼程的換熱溫度
也出現(xiàn)異常波動(dòng)。通過對定期采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
以及根據(jù)現(xiàn)場熱緊換熱器內(nèi)圈螺絲的情況(內(nèi)圈
螺絲全部松動(dòng))，確認(rèn)E一106存在內(nèi)漏現(xiàn)象，殼
程的物料漏人管程的精制戊烷當(dāng)中，從而導(dǎo)致產(chǎn)
品質(zhì)量不合格。
2 換熱器的結(jié)構(gòu)
螺紋鎖緊環(huán)式換熱器由殼體、管束、螺紋鎖
緊環(huán)(22)、壓蓋、管箱內(nèi)套筒(25)等幾大部分
組成，螺紋鎖緊環(huán)換熱器的內(nèi)密封墊片(20—0)
用于管程與殼程的密封，外密封墊片(12—0)用
于管程與外界的密封。設(shè)備本身沒有其它泄漏點(diǎn)，
因而在操作過程中的密封十分可靠。
螺紋鎖緊環(huán)式換熱器中管殼程之間的隔離和
密封：在操作初期由卡在殼體溝槽內(nèi)的分合環(huán)
(14)以及穿過分合環(huán)的內(nèi)部螺栓(16)通過內(nèi)套
筒(25)殼體的傳遞壓緊內(nèi)密封墊片，使墊片獲
得足夠的壓緊力，實(shí)現(xiàn)管程與殼程問的密封。而
內(nèi)圈螺栓(6)的作用在于：在初期內(nèi)部螺栓及分
合環(huán)提供的墊片壓緊力不夠的情況下，通過內(nèi)頂
銷(7) 一內(nèi)圈壓環(huán)(9) 一密封盤(11—0) 一
管程內(nèi)套筒(25) 一管板再次壓緊內(nèi)密封墊片，
而不用拆卸殼體。
螺紋鎖緊環(huán)式換熱器中管程的隔離和密封：
擰緊外圈螺栓(5)后，可通過外頂銷(7) 一外
圈壓環(huán)(10) 一密封盤(11—0)壓緊外密封墊
片，實(shí)現(xiàn)管程與外界的密封。
內(nèi)外圈壓緊螺栓都具有壓緊墊片并傳遞墊片
反作用力的作用，而墊片的反作用力最終由螺紋
承壓環(huán)承擔(dān)。螺紋承壓環(huán)的外部和與之相配合的
管箱大簡體的內(nèi)部表面設(shè)計(jì)了相配合的螺紋，設(shè)
備安裝之后，螺紋承壓環(huán)的外螺紋和管箱簡體的
內(nèi)螺紋咬合，同時(shí)通過螺紋承壓環(huán)和壓蓋承擔(dān)管
殼程的內(nèi)壓和墊片反力，螺紋鎖緊環(huán)換熱器的名
稱也正是由此而來。
由螺紋鎖緊環(huán)式換熱器的密封原理可以看出，
在操作過程中，如果檢側(cè)到設(shè)備發(fā)生內(nèi)漏(殼程
介質(zhì)混入管程介質(zhì)中)，即可通過適當(dāng)擰緊內(nèi)圈壓
緊螺栓增加對內(nèi)密封墊片的壓力，從而排除內(nèi)部
泄漏。同理，當(dāng)設(shè)備發(fā)生外漏(管程介質(zhì)泄漏)，
即可通過擰緊外圈壓緊螺栓壓緊外密封墊片來排
除泄漏，這樣，螺紋鎖緊環(huán)式換熱器在操作過程
中一旦發(fā)生介質(zhì)的泄漏，不用停工即可通過有效
的手段將其排除，不影響裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
3 換熱器內(nèi)漏分析
從螺紋鎖緊環(huán)換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其密封原
理分析，其內(nèi)漏原因主要有以下幾種：
(1)管束存在腐蝕穿孔現(xiàn)象，由于壓差關(guān)系，
殼程介質(zhì)串入管程介質(zhì)當(dāng)中，導(dǎo)致管殼程短路。
(2)管板殼程側(cè)密封面存在缺陷，致使密封
墊片未起到密封作用，致使密封失效。
(3)管程與殼程之間密封墊片損壞，造成管
殼程短路。
(4)換熱管與管板焊口處存在缺陷或裂紋，
導(dǎo)致管殼程短路。
(5)內(nèi)部螺栓預(yù)緊力不夠，由于設(shè)備長期處
于高溫高壓狀態(tài)運(yùn)行，內(nèi)部螺栓和管板墊片都有
可能出現(xiàn)應(yīng)力松弛，蠕變造成密封性能下降，管
殼程問就會(huì)串漏。
結(jié)合裝置螺紋鎖緊環(huán)式換熱器泄漏的具體情
況對以上幾種原因分析可知，其中管束穿孔及換
熱管焊口缺陷這幾種情況都不適合本臺(tái)設(shè)備的泄
漏現(xiàn)象，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的結(jié)果都將導(dǎo)致?lián)Q熱器持
續(xù)泄漏，而不會(huì)因?yàn)殡S著內(nèi)圈螺栓的緊固而內(nèi)漏
消除，預(yù)緊力不夠若產(chǎn)生在初期則開工階段就應(yīng)
該泄漏，后期則可以通過擰緊內(nèi)圈螺栓，在生產(chǎn)
操作平穩(wěn)的情況下可以確保不漏。因此，排除以
上幾種可能，懷疑為管殼程墊片及管板密封面的
損壞才導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)漏。
4 失效原因分析及修復(fù)
4．1 損壞情況介紹
在2012年8月大修的過程中對換熱器E一106
進(jìn)行了抽芯檢查，發(fā)現(xiàn)問題跟之前預(yù)測的基本相
似，問題主要出現(xiàn)在管板殼程側(cè)密封面(見圖2)
及管程與殼程密封墊片(20—0)上(見圖3)。

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