换热器检修过程中换热管查漏方法新技术

换热器检修过程中换热管查漏方法新技术

覃裕才

中国石油天然气第六建设有限公司广西桂林541004

摘要：介质泄漏对于换热器的循环水系统是影响循环水质量的一个重要因素。分析了泄漏的原因，介质泄漏损失和炼油化工厂循环水换热器。根据实际操作情况，总结了最新的换热器泄漏的分析方法，通过分析介质泄漏和水质指标的关系，采取可行的措施，避免或减少介质的泄漏影响循环水质量，建立一个快速和有效的泄漏检测程序及分析方法，确保生产单位安全运行。

关键词：循环水；换热器；泄漏检测

由于冷却水换热介质腐蚀、循环水水质、维护施工质量、生产设备运行等原因，循环水系统介质的泄漏是不可避免的。如何找出泄漏快速热交换器，以便采用快速和有效的控制措施，可以避免或减少泄漏影响循环水质量，并确保所有生产设备的长时间安全运行，是循环水系统的泄漏检测技术的最终目的。

1泄漏的原因分析

1.1循环水对水冷式换热器的腐蚀

在循环水系统中，循环水总是被冷却水的换热器管或被换热器管包围。由于换热器管的表面不均匀，在换热器表面容易形成微电池，造成腐蚀。在腐蚀过程中，铁形成Fe（OH）2并从溶液中析出。由于Fe（OH）2在含氧水中不稳定，将进一步氧化形成Fe（OH）3（锈）。由于铁锈基本上不溶于水，所以只要水中有恒定的溶解氧，就会形成Fe（OH）3。其次，金属在垢下的电化学腐蚀具有自催化作用，会加速金属的腐蚀。因此，随着使用时间的增加，腐蚀会进一步增加，冷却水的壁厚会逐渐变薄，最终会发生破裂或穿孔。

1.2水冷式换热器的应力腐蚀

换热器管与管板在拉伸应力和腐蚀作用下发生应力腐蚀开裂。换热器中最常见的应力腐蚀是氯离子应力腐蚀、硫化物应力腐蚀和氢腐蚀。特别是对于不锈钢，Cl-的浓度超过30mg/L-1，当温度高于75℃会发生明显的氯离子应力腐蚀，和硫化物应力腐蚀是用于高强度钢。

1.3温差应力和热疲劳

在水冷式换热器中，管与壳、管之间的温差较大。这种温差直接导致管板两侧的温差较大，在热交换器的每一个过程中，都会产生一定数量的塑性变形和金属蠕变。

1.4水冷器制造质量问题

因为水冷却器制造质量问题，使水冷却器泄漏现象将在实际生产中遇到的主要问题换热管与板焊接接头不真实或管不严，造成泄漏，在换热管使用防腐涂料，也可能出现问题，这部分主要是由于油漆脱落一次，很容易形成大阴极小阳极腐蚀电池，热交换管在涂层腐蚀穿孔中断裂。垫圈质量差，垫圈损坏，造成换热器泄漏。

1.5生产过程

生产设备的不稳定运行和介质压力的突然增加也会导致换热器泄漏。当生产设备长时间关闭并投入运行时，也可能引起换热器泄漏。在不停留在循环水系统中清洗预膜后，也可能是由于热交换器表面的腐蚀产物的损失而引起的。

2化工装置换热器泄漏检测的新方法

2.1TOC检测方法

TOC检测方法的主要原理是检测每个水体中碳和有机物的总量。对于高浓度的样品，通过TOC的明显变化可以快速、准确地判断换热器介质或换热器泄漏的异常情况。只有当热交换器>20mg/L时，热交换器的循环水进出口之间的TOC差>3mg/L才被认为是泄漏。

2.2特定仪器的测试

在目标换热器进出口处收集气体，对收集到的气体进行色谱分析，并根据检测结果确定换热器是否泄漏，哪种介质正在泄漏。色谱分析结果可用于确定泄漏热交换器。这种测试仪器的安装复杂，采集时间长，精度高。

2.3粘泥监测箱存集气体检测法

2.3.1轻组分介质的泄漏会在系统内存中收集大量的气体，可以直接反映在粘泥监测箱中。将粘泥监控箱密封好，并在上部打开一个取样孔。当在粘泥监测箱中储存的原始空气完全被泄漏组件所取代时，盒子里的气体用一个双球取样器收集。

2.3.2残油、浆液、蜡油、重油、苯等油料的泄漏比较容易判断，采样分析数据和水的颜色、气味可以用来判定哪些设备和换热器存在泄漏。气态烃、干气和富气，气体介质等酸性气体的判断是相对困难的，应首先到一组疑似泄漏设备或热交换器出口排放检查取样管，观察并初步判断是否有瓦斯涌出的水泄漏的，并详细分析相关设备或进出口的余氯水冷却器。水质分析指标如余氯、pH值，如果可能有泄漏，再通过增加分析频次的方法反复比较直至最终确定泄漏部位。

2.4水油在线监测

在循环水系统中，采用高精度在线油含量监测器，将其安装在生产装置的循环水热水总管中，对水中的油进行检测。便携式高精度在线油含量监测器；重点检查关键换热器。

2.5光谱图对比检测

炼油厂水冷换热器壳程的每个设备属于中石油成品或半成品，其物理和化学性质之间存在各种差异，每个介质可以通过气相色谱法来解决相应的光谱，由于各种差异，构成了不同的“指纹”特征并显示在谱图上，这相当于中建立了换热器指纹。一旦水冷却器介质泄漏的设备进入水中，就可以收集水样；媒介的浓缩水提取，色谱操作在同一条件下会得到相应的光谱，气相色谱分析的样品浓缩和建立指纹色谱指纹库，通过比较基本对应的峰和特征峰时间，确定介质的类型，介质泄漏发生在冷却器中的情况会大大减小，缩小到到某一特定装置的几个冷却器，就可以及时迅速发现泄漏源，并及时堵塞，将危害减少到最低限度。

3关键换热器检查

当材料泄漏发生在换热器的生产设备，含油量监视器用于及时检测循环水中的含油量的变化并及时通知管理人员，以方便管理人员在第一时间找到设备泄漏源，在确定材料泄漏装置后，检测范围进一步缩小。换热器初检可采用以下方法：

（1）对油或其他重组件进行换热器水质含油量差异测试。

（2）轻质组分（如液化气等）可采用残氯比色计或便携式浊度计。对换热器水质中残余氯的色差进行了测试。

（3）对可能泄漏的关键换热器进行初步检查和确定后，应进一步做好以下工作：与操作装置接触，了解近期换热器的运行和调整情况；跟踪和掌握操作材料压力、温度、流量、品种切换等。

（4）根据换热设备的材料类型确定分析项目，需要简单快速的分析。

（5）组织相关单位准确取样，保证分析结果的准确性。

（6）采样分析时，应适当增加样本数量和分析频率，建立平行样本分析，或同时对多个位置进行采样分析，以提高判断速度和准确率。

（7）检查时发现两个或两个以上的换热器同时泄漏。当检测到换热器泄漏时，有时并不意味着检查结束，需要继续观察换热器去除后的水质是否能很快恢复正常。否则，可能会有第二或第三个换热器泄漏。

结论

（1）建立和完善循环水系统检查管理规定，明确各水质管理部门的职责，加强组织协调，检查检查工作是水处理单位、用户、调度、检测、电机等部门的共同协作。

（2）采用先进可靠的在线检测仪器，首次检测系统泄漏，在最短时间内组织检查泄漏，避免影响循环水水质。

（3）加强循环水水质管理，规范化学药剂性能验证，提高水处理剂合格率，应用循环水水质监测设备，有效减少循环水水质差引起换热器泄漏。

（4）提高厂长对水质管理的认识。积极参与循环水质量管理，不排放循环水；

（5）实施现场巡检制度，发现循环水存在异常现象（如油、异味…）立即报告调度。

（6）根据要求，使用合适的粘泥、腐蚀等在线监测设备，从多角度对系统运行状况和问题进行测量和判断。

参考文献：

[1]王德琨，刘宗振，张永梅.换热器检修过程中换热管查漏方法新技术[J].当代化工，2015，44（06）：1316-1317+1320.

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