一、換熱器發(fā)生爆炸的原因分析

1、自制換熱器，盲目將換熱器結(jié)構(gòu)和材質(zhì)做較大改動，制造質(zhì)量差，不符合壓力容器規(guī)范，設(shè)備強(qiáng)度大大降低。

2、換熱器焊接質(zhì)量差，特別是焊接接頭處未焊透，又未進(jìn)行焊縫探傷檢查、爆破試驗(yàn)，導(dǎo)致焊接接頭泄漏或產(chǎn)生疲勞斷裂，進(jìn)而大量易燃易爆流體溢出，發(fā)生爆炸。

3、由于腐蝕(包括應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕)，耐壓強(qiáng)度下降，使管束失效或產(chǎn)生嚴(yán)重泄漏，遇明火發(fā)生爆炸。

4、換熱器做氣密性試驗(yàn)時(shí)，采用氧氣補(bǔ)壓或用可燃性精煉氣體試漏，引起物理與化學(xué)爆炸。

5、操作違章、操作失誤，閥門關(guān)閉，引起超壓爆炸。

6、長期不進(jìn)行排污，易燃易爆物質(zhì)(如三氯化氮)積聚過多，加之操作溫度過高導(dǎo)致?lián)Q熱器(如液氯換熱器)發(fā)生猛烈爆炸。

7、過氧爆炸。

二、換熱器發(fā)生泄漏的原因分析

換熱器發(fā)生燃燒爆炸、窒息、中毒和灼傷事故大都是由于泄漏引起的。

易燃易爆液體或氣體因泄漏而溢出，遇明火將引起燃燒爆炸事故，有毒氣體外泄將引起窒息中毒，有強(qiáng)腐蝕流體漏出，將會導(dǎo)致灼傷事故。

最容易發(fā)生泄漏的部位有焊接接頭處、封頭與管板連接處，管束與管板連接處和法蘭連接處。

三 、換熱器因泄露造成的安全事故

造成換熱器列管泄漏主要原因是腐蝕、開停車頻繁、溫度變化過大、換熱器急劇膨脹收縮使花板脹管處泄漏以及設(shè)備本身制造缺陷等原因所致。

因腐蝕(如蒸汽霧滴、硫化氫、二氧化碳)嚴(yán)重，引起列管。

由于開停車頻繁，溫度變化過大，設(shè)備急劇膨脹或收縮，使花板脹管泄漏。

換熱器本身制造缺陷，焊接接頭泄漏。

因操作溫度升高，螺栓伸長，緊固部位松動，引起法蘭泄漏。

因換熱器管束組裝部位松動、管子振動、開停車和緊急停車造成的熱沖擊，以及定期檢修時(shí)操作不當(dāng)產(chǎn)生的機(jī)械沖擊而引起泄漏。

四、換熱器管束失效的原因分析

管殼式換熱器、合成塔和廢熱鍋爐的管束是薄弱環(huán)節(jié)，最容易失效。管束失效的形式主要有腐蝕開裂。傳熱能力迅速下降、碰撞破壞、管子切開、管束泄漏等多種。常見的原因如下：

腐蝕：

換熱器多用碳鋼制造，冷卻水中溶解的氧所致的氧極化腐蝕極為嚴(yán)重，管束壽命往往只有幾個(gè)月或一二年，加之工作介質(zhì)又有許多是有腐蝕性的，如小氮肥的碳化塔冷卻水箱，在高濃度碳化氨水的腐蝕和碳酸氫氨結(jié)晶腐蝕雙重作用下，碳鋼冷卻水箱有時(shí)僅使用二三個(gè)月就發(fā)生泄漏。

結(jié)垢：

在換熱器操作中，管束內(nèi)外壁都可能會結(jié)垢，而污垢層的熱阻要比金屬管材大得多，從而導(dǎo)致?lián)Q熱能力迅速下降，嚴(yán)重時(shí)將會使換熱介質(zhì)的流道阻塞。

流體流動誘導(dǎo)振動：

為強(qiáng)化傳熱和減少污垢層，通常采用增大殼程流體流速的方法。而殼程流體流速增加，產(chǎn)生誘導(dǎo)振動的可能性也將大大增加，從而導(dǎo)致管束中管子的振動，最終致使管束破壞。常見的破壞形式有以下幾種：

1、碰撞破壞

當(dāng)管子的振幅足夠大時(shí)，將致使管子之間相互碰撞，位于管束外圍的管子還可能和換熱器殼體內(nèi)壁發(fā)生碰撞。在碰撞中，管壁磨損變薄，最終發(fā)生開裂。

2、折流板處管子切開

折流板孔和管子之間有徑向間隙，當(dāng)管子發(fā)生橫向振動的振幅較大時(shí)，就會引起管壁與折流板孔的內(nèi)表面間產(chǎn)生反復(fù)碰撞。由于折流板厚度不大，管壁多次、頻繁與其接觸，將承受很大的沖擊載荷，因而在不長的時(shí)間內(nèi)就可能發(fā)生管子被切開的局部性破壞。

3、管子與管板連接處破壞

該連接結(jié)構(gòu)可視為固定端約束，管子振動產(chǎn)生橫向撓曲時(shí)；連接處的應(yīng)力最大，因此，它是最容易產(chǎn)生管束失效的地區(qū)之一。

4、材料缺陷的擴(kuò)展造成失效

管子材料本身存在缺陷(包括腐蝕和磨蝕產(chǎn)生的缺陷)，那么在振動引起的交變應(yīng)力作用下，位于主應(yīng)力方向上的缺陷裂紋就會迅速擴(kuò)展，最終導(dǎo)致管子失效。

5、振動交變應(yīng)力場中的拉應(yīng)力還會成為應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力源

流動誘導(dǎo)振動引起管子破壞，易發(fā)生在撓度相對較大和殼程橫向流速較高的區(qū)域。此區(qū)域通常是U形彎頭、殼程進(jìn)出口接管區(qū)、管板區(qū)、折流板缺口區(qū)和承受壓縮應(yīng)力的管子。

五、換熱器發(fā)生阻垢的原因及處理方法

1、顆粒污垢：懸浮于流體的固體微粒在換熱表面上的積聚。這種污垢也包括較大固態(tài)微粒在水平換熱面上因重力作用的沉淀層，即所謂沉淀污垢和其他膠體微粒的沉積。

2、結(jié)晶污垢：溶解于流體中的無機(jī)鹽在換熱表面上結(jié)晶而形成的沉積物，通常發(fā)生在過飽和或冷卻時(shí)。典型的污垢如冷卻水側(cè)的碳酸鈣、硫酸鈣和二氧化硅結(jié)垢層。

3、化學(xué)反應(yīng)污垢：在傳熱表面上進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的污垢，傳熱面材料不參加反應(yīng)，但可作為化學(xué)反應(yīng)的一種催化劑。

4、腐蝕污垢：具有腐蝕性的流體或者流體中含有腐蝕性的雜質(zhì)對換熱表面腐蝕而產(chǎn)生的污垢。通常，腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的pH值。

5、生物污垢：除海水冷卻裝置外，一般生物污垢均指微生物污垢。其可能產(chǎn)生粘泥，而粘泥反過來又為生物污垢的繁殖提供了條件，這種污垢對溫度很敏感，在適宜的溫度條件下，生物污垢可生成可觀厚度的污垢層。

6、凝固污垢：流體在過冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當(dāng)水低于冰點(diǎn)而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對這種污垢影響很大。

六、換熱器防腐蝕措施

設(shè)計(jì)時(shí)，將蒸汽放在管程側(cè)，避免高速氣體流經(jīng)殼程。殼程有較大流量介質(zhì)時(shí)，可以設(shè)計(jì)多個(gè)殼程入口，緩沖壓力，另外應(yīng)設(shè)置防沖板，減少高速流體對設(shè)備造成的沖刷腐蝕。

為避免殘留液和沉積物的滯留，焊接時(shí)盡量采用雙面對接焊和連續(xù)焊，避免搭接焊和點(diǎn)焊。在焊接工藝中應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，引起應(yīng)力腐蝕破裂的應(yīng)力主要是殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力主要是由冷加工以及焊接引起的內(nèi)應(yīng)力所構(gòu)成。

對冷加工件和焊接件進(jìn)行熱處理，有助于消除殘余應(yīng)力，從而也有助于防止應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生。常采用應(yīng)力退火熱處理消除殘余應(yīng)力或其他消除殘余應(yīng)力的方法，如水壓試驗(yàn)、振動時(shí)效及錘擊等。

另外，管束起吊必須采用尼龍帶，保證金屬表面平整、無劃痕、能夠順利入殼。

采用耐蝕材料(如雙目不銹鋼、哈氏合金、鈦、鈦合金、銅等)，這些材料耐腐蝕性強(qiáng)，可以提高換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價(jià)格昂貴，制造成本高，一次性投入的成本大，企業(yè)一般難以接受，推廣困難。

電化學(xué)保護(hù)方法不但可以防止應(yīng)力腐蝕斷裂, 而且在保護(hù)參數(shù)選用得當(dāng)?shù)臈l件下即使產(chǎn)生了裂紋仍可使其停止擴(kuò)展。可采用犧牲陰/陽極保護(hù)或表面噴涂耐蝕金屬的方法。

陰極保護(hù)：

利用外加直流電源，使金屬表面上的陽極變?yōu)殛帢O而受到保護(hù)。這種方法消耗電量大，費(fèi)用高，采用極少。

陽極保護(hù)法：

把被保護(hù)的設(shè)備接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達(dá)到保護(hù)。碳鋼換熱器的造價(jià)低，但耐腐蝕性差。

通過采用犧牲陽極保護(hù)技術(shù)可以提 高換熱器的使用壽命，但這一技術(shù)的保護(hù)作用僅限于管子入口處的有限長度內(nèi), 管內(nèi)深處難以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，所以犧牲陽極保護(hù)法在換熱器上的應(yīng)用受到了很大限制。

在腐蝕性介質(zhì)中，加入少量的某些物質(zhì)，而這些物質(zhì)能使金屬的腐蝕大大降低，甚至停止，這類物質(zhì)稱為緩蝕劑。圖6是使用緩蝕劑前后的對比，緩蝕劑的加入應(yīng)以不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量為原則。

可以通過除去介質(zhì)中的溶解氧和氧化劑以控制應(yīng)力腐蝕。降低介質(zhì)中 Cl- 的質(zhì)量濃度，嚴(yán)格控制介質(zhì)中硫的質(zhì)量濃度也是控制應(yīng)力腐蝕的有效措施。

在金屬表面，通過一定的涂覆方法，覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護(hù)層，以避免金屬表面與腐蝕介質(zhì)的直接接觸。

這種技術(shù)方法最為經(jīng)濟(jì)有效，最初用于防止氣體介質(zhì) 腐蝕，所用涂料大部分為有機(jī)高分子混合物溶液?，F(xiàn)在人們逐漸向防油及防溶劑涂料、高溫涂料、重防腐涂料及特殊環(huán)境用涂料方向發(fā)展。

換熱器開車時(shí)，現(xiàn)將冷流體充滿容器，關(guān)閉入口，再將熱流體題緩慢注入，盡量使導(dǎo)入流體而形成的管子與殼體之間的熱膨脹差為最小。

停車后，用干燥壓縮空氣將換熱器中所有的流體排除，這樣可以將應(yīng)力降到最小，避免應(yīng)力腐蝕。在開車過程中，上下水閥保持全開狀態(tài)，避免流速減慢，介質(zhì)中雜質(zhì)沉淀在管式表面造成結(jié)垢后腐蝕。