ما هي أوضاع فشل مكونات المبادلات الحرارية وإجراءاتها الوقائية؟

مبادلات حرارية ذات غلاف-و-أنبوبيةهي معدات التبادل الحراري التقليدية والمستخدمة على نطاق واسع. نظرًا لبنيتها القوية وإمكانية تصنيعها باستخدام مجموعة متنوعة من المواد، فهي تتمتع بقدرة قوية على التكيف. يتم استخدام المبادلات الحرارية ذات الغلاف-و-الأنبوبية على نطاق واسع في العديد من الصناعات. في شركات إنتاج الأسمنت، يتم استخدامها غالبًا كمبردات زيت لمحطات الزيت الرقيقة للمعدات وكمبردات زيت لمحركات المركبات. لفترة طويلة، حافظت المبادلات الحرارية ذات الغلاف الفولاذي-والأنبوبية على موقع مهيمن في حجم إنتاج واستخدام المبادلات الحرارية، وذلك بفضل مزاياها مثل الهيكل القوي، والموثوقية العالية، والقدرة على التكيف القوية، واختيار المواد على نطاق واسع.

ومع تطور تقنيات مثل نقل الحرارة المحسّن، تم أيضًا تحسين تكنولوجيا التصنيع وأداء نقل الحرارة للمبادلات الحرارية ذات الغلاف-والأنبوب-بشكل مستمر. ومع ذلك، نظرًا لتعقيد هيكلها وتنوع ظروف التشغيل، غالبًا ما يحدث فشل محلي أو حتى إلغاء شامل للمبادلات الحرارية.

تشتمل المكونات الرئيسية للمبادل الحراري -و-الأنبوبي على الأسطوانة، والرأس، وحزمة الأنبوب، وصفيحة الأنبوب، والحاجز، والفوهة، والشفة. في ظل ظروف التشغيل المختلفة والبيئات المتوسطة، قد تحدث أشكال مختلفة من الفشل.

من منظور هيكلي،-الأجزاء المعرضة للفشل هي المفاصل بين المكونات، مثل الوصلة بين الأنابيب وصفيحة الأنبوب. من منظور الإجهاد، تحدث الأعطال غالبًا في المواقع ذات الأسطح المنحنية غير المتصلة للهيكل-خاصة عندما يتغير الضغط فجأة-بسبب وجود إجهاد إضافي، مثل اللحام بين الأسطوانة وصفيحة الأنبوب. من منظور حالة التشغيل، فإن الإجهاد الحراري أو الإجهاد الإضافي الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة والضغط العالي، ووسائط العمل المسببة للتآكل، والاهتزاز الناتج عن السوائل-لأنابيب التبادل الحراري بسبب عمليات التشغيل والإيقاف المتكررة-، يمكن أن يؤدي جميعها إلى تعطل الأسطوانة أو أنابيب التبادل الحراري، أو حتى الوحدة بأكملها.

فشل حزمة الأنبوب

(1) فشل التآكل والتآكل في حزم الأنابيبتحدث معظم أعطال المبادلات الحرارية بسبب التآكل. موقع التآكل الشائع هو أنبوب التبادل الحراري، يليه لوح الأنبوب، ورأس المبادل الحراري، والفوهات ذات القطر الصغير-.

الأسباب الرئيسية لفشل التآكل والتآكل لحزم الأنابيب هي:

قاذورات التآكل.

سائل أكّال

التآكل الموضعي الناتج عن تراكم المواد الغريبة على الجدار الداخلي للأنبوب؛

تآكل الشق في نهايات الأنبوب.

تشمل التدابير الوقائية ما يلي:

التنظيف المنتظم لحزمة الأنبوب.

اختيار المواد العقلاني.

إضافة مثبطات التآكل إلى السائل.

تركيب أجهزة الترشيح والهياكل العازلة عند مدخل السائل.

(2) انخفاض قدرة نقل الحرارةأثناء تشغيل المبادل الحراري، إذا كان وسط العمل ذو صلابة عالية أو كان السائل يحتوي على جزيئات ومواد صلبة عالقة، فسوف يحدث تقشر شديد على الجدران الداخلية والخارجية لحزمة الأنابيب. مع زيادة سماكة الطبقة الملوثة، تزداد مقاومة انتقال الحرارة بسرعة. في الحالات الشديدة، سوف يؤدي التلوث إلى سد قناة تدفق وسط العمل، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في قدرة التبادل الحراري.

الطرق الوقائية هي:

فهم كامل -الأجزاء المعرضة للتلوث، والمواد المسببة للتلوث-، ودرجة التلوث، وإجراء عمليات فحص منتظمة؛

عندما يكون السائل عرضة للتقشر، استخدم معدات أو هياكل يسهل فحصها وتفكيكها وتنظيفها.

(3) تسرب حزمة الأنبوبفي ظل ظروف مثل التآكل، أو التآكل الناتج عن الإجهاد، أو تآكل الشقوق، أو الاصطدام، أو تآكل وسط التبادل الحراري، سوف تتشكل شقوق صغيرة على الأنابيب. في حالة وجود إجهاد شد مرتفع أو إجهاد متناوب، سوف تتوسع الشقوق بسرعة، مما يؤدي إلى التسرب. في الوقت الحالي، غالبًا ما يتم استخدام توصيل الأنابيب في-الموقع كإجراء إصلاح طارئ. في الواقع، بعد التوصيل، يزيد فرق درجة الحرارة من الإجهاد، مما يسرع من تآكل الإجهاد. ونتيجة لذلك، ستتعرض الأنابيب لأضرار جسيمة قريبًا، مما يؤدي إلى إلغاء حزمة الأنابيب بشكل عام.

يجب أن يأخذ منع تسرب حزمة الأنابيب في الاعتبار جوانب مثل اختيار المواد، ومنع التآكل، ومنع الضرر، وتقليل إجهاد الشد، ومنع الاهتزاز. بمجرد اكتشاف تسرب حزمة الأنابيب أثناء التشغيل، يجب تفكيك الأنابيب واستبدالها قدر الإمكان بدلاً من توصيلها.

فشل الاتصال بين حزمة الأنبوب ولوحة الأنبوب

وفقًا لظروف التشغيل المختلفة للمبادل الحراري، يمكن تقسيم أشكال وصلة التوصيل بين حزمة الأنبوب ولوحة الأنبوب إلى ثلاثة أنواع: الوصلة الملحومة، والوصلة الموسعة، والوصلة الملحومة الموسعة المجمعة-. تؤدي أشكال المفاصل المختلفة إلى أوضاع فشل مختلفة. بالنسبة للمنتجات الملحومة باستخدام الطرق التقليدية، يمكن تغيير طريقة اللحام أثناء عملية الإصلاح لتعزيز قوة اللحام بين أنابيب التبادل الحراري وصفيحة الأنبوب.

قم بتغيير اللحام -أحادي الجانب إلى اللحام-المزدوج؛

قم بتعديل هيكل اللحام المتساطح بين لوح الأنبوب والطرف الأمامي لحزمة الأنبوب إلى هيكل لحام زاوي حيث تمتد حزمة الأنبوب بطول معين. تصنيع أدوات خاصة لتغيير موضع حزمة الأنبوب وصفيحة الأنبوب من الوضع الأفقي إلى الوضع الرأسي، وتحويل شكل اللحام الرأسي على الجانب الأمامي من أنبوب الحرارة وصفيحة الأنبوب إلى شكل لحام أفقي لتلبية متطلبات اللحام للحام الزاوي.

يمكن تحقيق نتائج جيدة من خلال تحسين عملية اللحام من خلال الطريقتين المذكورتين أعلاه.

فشل الاسطوانة

بيئة عمل الغلاف هي في الأساس نفس بيئة عمل حزمة الأنبوب. لذلك، يمكن أن تشير أوضاع الفشل والتدابير الوقائية للغلاف إلى تلك الخاصة بحزمة الأنابيب.

يعد التآكل هو وضع الفشل الرئيسي للمبادلات الحرارية ذات الغلاف-والأنبوبي. بالإضافة إلى التآكل الناجم عن حموضة وقلوية وسط التبادل الحراري نفسه، فإن تآكل وسط العمل، ووجود إجهاد الشد في الغلاف أو الأنابيب، ووجود فجوات بين الأنابيب وصفائح الأنبوب، كلها أمور ستسرع من التآكل، وبالتالي تسبب فشل المبادل الحراري.

تتضمن الإجراءات الوقائية بشكل أساسي: تقليل الفجوات، واختيار المواد المقاومة للتآكل-، وتحسين جودة اللحام، والتنظيف المنتظم، وإضافة مثبطات التآكل إلى السائل، والتحكم في تقلبات درجة حرارة النظام، وتقليل توصيلات الحافة.

التحجيم

بعد أن يعمل المبادل الحراري لفترة من الوقت، إذا تم تحجيم جدار الأنبوب بشدة، فسوف تنخفض قدرة نقل الحرارة، وسوف تفشل درجة حرارة مخرج وسط التبادل الحراري في تلبية معلمات العملية المصممة. سيؤدي التلوث إلى تقليل القطر الداخلي للأنبوب، مما يؤدي إلى زيادة مقابلة في معدل التدفق وفقدان الضغط. في هذا الوقت، يمكن تحديد حالة القياس عن طريق فحص سجلات التشغيل مثل معدل التدفق والضغط ودرجة الحرارة.

التآكل والتآكل

سيؤدي عمل وسائط التبادل الحراري والتلوث والعوامل الأخرى إلى التآكل والتآكل على الأسطح الداخلية والخارجية لغلاف وأنابيب المبادل الحراري. بالنسبة للقشرة، عادةً ما يُستخدم مقياس السُمك لقياس وتقدير أجزاء القشرة التي قد تتآكل وتضعف من الخارج.

تسرب

قد يتشقق الجزء الأوسط من الأنبوب بسبب التآكل والاهتزاز المستحث وأسباب أخرى. قد يتسرب طرف الأنبوب عند الوصلة بين الأنبوب وصفيحة الأنبوب بسبب التآكل وتلف الكلال وأسباب أخرى. يمكن التحقق من تسرب وتلف حزمة الأنبوب من خلال أخذ عينات من السوائل.

احصل على عرض أسعار

بالإضافة إلى المبادلات الحرارية ذات الغلاف-والأنبوبي، تقدم GNEE أيضًا المزيد من المنتجات عالية الجودة-، مثل المبادلات الحرارية الحجمية، والمبادلات الحرارية النحاسية، والمبادلات الحرارية المصنوعة من التيتانيوم، والسخانات، ومبردات الكلور، ومفاعلات الضغط العالي-، وصهاريج تخزين غاز البترول المسال، وصهاريج التخزين المبردة، ومولدات الأكسجين VPSA، وما إلى ذلك. إذا كنت مهتمًا بالمنتجات المذكورة أعلاه أو المنتجات الأخرى، فلا تتردد في إرسال بريد إلكتروني إلىsales@gneeheatex.com،وسيكون فريقنا المحترف سعيدًا بالإجابة على أسئلتك.

معلمات تصميم المبادل الحراري