管殼式換熱器換熱管斷裂失效分析PPT課件

1、斷裂位置斷裂位置第1頁/共17頁斷裂原因斷裂原因主要原因：主要原因：1.高溫高壓工況引起熱應力或附加應力；2.湍流誘導管束振動，產(chǎn)生交變應力；3.換熱管腐蝕。第2頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂換熱器頻繁開停機，紊流、漩渦脫落等會誘導換熱管振動，從而產(chǎn)生周期性的交變應力，使換熱管發(fā)生疲勞斷裂。第3頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂流體誘導振動：漩渦脫落第4頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂流體誘導振動：漩渦脫落第5頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂流體誘導振動：第6頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂交變應力引起斷裂交變應力引起斷裂第7頁/共17頁振動引起的斷裂振

2、動引起的斷裂振動導致?lián)Q熱管發(fā)生碰撞，使管壁磨損變薄，管子最終開裂。振動導致?lián)Q熱管發(fā)生碰撞，使管壁磨損變薄，管子最終開裂。第8頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂換熱管振動時與折流板管孔內(nèi)表面摩擦，折流板厚度較小，對換熱管產(chǎn)換熱管振動時與折流板管孔內(nèi)表面摩擦，折流板厚度較小，對換熱管產(chǎn)生生“鋸切鋸切”作用。作用。第9頁/共17頁振動引起的斷裂振動引起的斷裂 防止管束振動的方法：防止管束振動的方法：1.制定合理的開停工程序，加強在線監(jiān)測，嚴格控制運行條件，在流體入口前設置緩沖板，減少脈沖；2.優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，適當減小折流板間距，增大管壁厚度和折流板厚度；3.折流板上的管孔與管子采用緊密配合，間隙

3、不要過大；4.改變支撐物形式,如折流板改為折流桿式，可有效消除流體誘導振動。另外，降低殼程流體流速是防止管束振動最直接的方法，但同時傳熱效率也會隨之降低。第10頁/共17頁管束腐蝕和磨蝕斷裂管束腐蝕和磨蝕斷裂腐蝕原因：腐蝕原因：1.污垢腐蝕；2.流體為腐蝕性介質(zhì)；3.管內(nèi)壁有異物積累而發(fā)生局部腐蝕；4.管內(nèi)流速過大而發(fā)生磨蝕，流速過小則異物易附著管壁，造成電位 差而導致腐蝕；5.管端發(fā)生縫隙腐蝕等。第11頁/共17頁管束腐蝕和磨蝕斷裂管束腐蝕和磨蝕斷裂腐蝕導致的斷裂是腐蝕與應力共同作用的結(jié)果，換熱管內(nèi)腐蝕導致的斷裂是腐蝕與應力共同作用的結(jié)果，換熱管內(nèi) 外表面腐蝕外表面腐蝕產(chǎn)生裂紋，在各種應力作

4、用下最終換熱管斷裂，稱為應力腐蝕。產(chǎn)生裂紋，在各種應力作用下最終換熱管斷裂，稱為應力腐蝕。第12頁/共17頁管束腐蝕和磨蝕斷裂管束腐蝕和磨蝕斷裂腐蝕位置存在于各種狹小的間隙中以及換熱管表面有損傷的位置。腐蝕位置存在于各種狹小的間隙中以及換熱管表面有損傷的位置。第13頁/共17頁管束腐蝕和磨蝕斷裂管束腐蝕和磨蝕斷裂預防腐蝕措施：預防腐蝕措施：1.定期清洗管束；2.合理選材；3.在流體中加入緩蝕劑；4.選擇適當流速；5.在流體入口設置過濾裝置和緩沖結(jié)構(gòu)等。第14頁/共17頁參考文獻參考文獻1吳金星,董其伍,劉敏珊,等.管殼式換熱器失效分析、預防及在線檢測J.壓力容器,2001,18(6).2陳剛. 304不銹鋼換熱器管斷裂分析J.化工機械,2012,39(3).3李東勝,張斌.航煤循環(huán)冷卻器U形換熱管斷裂分析及對策J.化工機械,2013,40(1).4金聚慧. 不銹鋼換熱器管束斷裂原因初探J. 石油化工腐蝕與防護, 2005, 22(3).5王軍政. 基于弱流固耦合方法的換熱器流體誘導振動失效分析D. 上海:華東理工大學, 2011.6龔嶷. 石化、火電工業(yè)用換熱管的腐蝕失效分析及其性能評價D. 上海:復旦大學, 2012.7賴文星. 換熱器管束動態(tài)特性分析及流體誘導振動研究D. 南京:南京工業(yè)大學, 20068熊從貴.