껍질 및 튜브 열 교환기의 누출 처리

쉘 앤 튜브 열교환기의 누출 처리

쉘 앤 튜브 열교환기는 현재 가장 널리 사용되는 열교환 장비 중 하나입니다.다른 벽간 열교환기와 비교하여 단위 부피 장비는 훨씬 더 큰 열 전달 면적과 더 나은 열 전달 효과를 제공할 수 있습니다.구조가 콤팩트하고 강하며 다양한 재료를 선택하여 제조할 수 있어 적응성이 강하고 특히 대형 장치 4 및 고온, 고압에 널리 사용됩니다.

첫째, 관형 열교환기 도입

수년 동안 배관 시스템의 누출은 공장 내 급수 열 교환기의 모든 종류의 결함 중에서 가장 큰 비율을 차지했습니다.표면 열 교환기의 물 측 압력은 증기 측 압력보다 높습니다.파이프 시스템이 누출되면 공급수가 쉘로 돌진하여 증기 측에 물이 가득 차게 됩니다.물이 추출 파이프를 따라 증기 터빈으로 역류하여 증기 터빈 실린더 변형, 차등 팽창 변화, 장치 진동, 심지어 블레이드 파손 및 기타 사고를 일으킬 가능성이 있습니다.

이러한 유형의 열교환기 누출은 전체 장비 세트와 증기 터빈 정지 사고로 인해 공장에서 발생했습니다.따라서 열교환기의 누수 원인을 분석하고, 누수를 최대한 줄이기 위한 대책을 찾는 것이 매우 중요합니다.

둘째, 유출원인 분석

관형 열교환기의 내부 배관 시스템의 누출은 주로 관 자체의 누출과 끝단의 누출로 구분됩니다.

1.배관포트 누수 원인

1.1과도한 열응력

쉘 앤 튜브 열교환기의 작동에서는 차가운 유체와 뜨거운 유체의 온도가 다르기 때문에 쉘과 튜브 벽의 온도가 서로 다릅니다.이러한 차이로 인해 쉘과 튜브의 열팽창이 달라지며, 둘 사이의 온도 차이로 인해 큰 튜브가 꼬이거나 천장에서 튜브가 느슨해지거나 심지어 전체 열교환기가 파괴될 수 있습니다.따라서 열팽창이 구조물에 미치는 영향을 고려하고 다양한 보상방법을 채택하는 것이 필요하다.열 교환기의 시동 및 정지 중에 온도 상승률과 하강률이 규정을 초과하여 Gawga의 파이프 및 튜브 시트가 더 큰 열 응력을 받고 파이프 및 튜브 시트의 용접 또는 확장 조인트가 손상되어 포트가 발생합니다. 누출: 피크 부하가 너무 빨리 변하고 열교환기가 갑자기 차단될 때 주 엔진이나 열교환기 고장이 발생합니다. 증기 측이 증기 공급을 너무 빨리 멈추거나 증기 측이 멈추면 물 측이 계속해서 급수로 들어갑니다. 튜브 벽이 얇고 수축이 빠르며 튜브가 두껍고 수축이 느리며 종종 튜브 및 튜브 플레이트 용접 또는 확장 조인트 손상으로 이어집니다.이것이 요구되는 온도 강하율이 1.7℃/min -2.0℃/min이고, 온도 상승률의 비율이 2℃/min -5℃/min인 이유입니다.

1.2 튜브 시트 변형

이는 주로 튜브시트의 변형과 가공 중에 발생하는 변형입니다.튜브는 튜브시트와 연결됩니다.튜브 시트 변형으로 인해 튜브 끝이 누출됩니다.튜브 시트 물 측의 고압 및 저온, 증기 측의 저압 및 고온, 특히 내장형 배수 냉각 섹션에서는 온도 차이가 더 큽니다.튜브시트의 두께가 충분하지 않으면 튜브시트에 약간의 변형이 발생합니다.튜브 시트 중앙은 저압, 고온 증기 측면이 부풀어 오를 것입니다.물 쪽에서는 튜브시트의 중앙 함몰이 발생합니다.주 엔진 부하가 변하면 그에 따라 증기측 압력과 온도도 변합니다.특히 피크 조절 진폭이 크거나 피크 조절 속도가 너무 빠르거나 부하가 갑작스러운 경우 정속 공급 펌프를 사용하는 조건에서 물 측 압력도 크게 변화하여 정격 압력을 초과할 수도 있습니다. 높은 급수: 이러한 변화는 튜브시트 변형을 유발하여 파이프 끝에서 누출이 발생하거나 튜브시트가 영구적으로 변형될 수 있습니다.Gawga의 흡입 밸브에서 누출이 발생하면 주 엔진이 꺼진 후 고수위 측의 고압이 가열됩니다.물 측에 안전 밸브가 없거나 안전 밸브가 고장 나면 압력이 매우 높아질 수 있으며 튜브 시트도 변형됩니다.

1.3 부적절한 연결 프로세스

일반적으로 사용되는 테이퍼 플러그 용접 플러그 파이프.테이퍼형 플러그를 삽입할 때 힘은 적당해야 합니다.해머 힘이 너무 커서 파이프 구멍이 변형되고 인접한 파이프와 튜브 시트 조인트에 영향을 미치며 손상과 새로운 누출이 발생합니다.예열, 용접 솔기 위치 및 크기가 적절하지 않은 등의 용접 공정 중에 인접한 파이프 및 튜브 시트 연결이 손상될 수 있습니다.부적절한 공정과 같은 확장 파이프 막힘, 폭발 파이프 막힘과 같은 다른 파이프 막힘 방법도 인접한 파이프 오리피스의 누출을 유발합니다.따라서 엄격한 배관 막힘 과정을 따라야 합니다.

2.배관 자체의 누수 원인

2.1 침식

그 이유 중 하나는 증기 흐름 속도가 빠르고 증기 흐름에 큰 물방울이 있을 때 증기-물 2상 흐름에 의해 파이프 외벽이 마모되고 얇아지기 때문입니다.열 교환기에서 증기-물 2상 흐름의 주요 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 과열 증기 냉각 구역 및 출구의 과열 증기가 설계 요구 사항을 충족할 수 없습니다.다른 하나는 열 교환기의 소수성 수준이 너무 낮게 유지되거나 수위가 없거나 소수성 온도가 설계 값보다 훨씬 높거나 소수성 흐름 저항이 더 크거나 흡입 압력이 갑자기 감소하는 경우 등입니다. 증기로 열교환기의 다음 단계로 배수, 열교환기 튜브 손상 세척;높은 속도로 누출로 인해 고압의 물이 공급되면 인접한 파이프 밖으로 돌진하거나 다이어프램이 침식되어 손상됩니다.또 다른 이유는 증기나 소수성 물의 직접적인 영향입니다.충격 방지판 재질과 고정 방식이 합리적이지 않기 때문입니다.작동 중에 파손되거나 떨어져서 부식 방지 기능을 상실합니다.침식 방지판의 면적이 충분히 크지 않고 물방울이 고속 기류로 이동하여 침식 방지판 외부의 튜브 묶음에 영향을 미칩니다.쉘과 튜브 다발 사이의 거리가 너무 작으면 입구의 증기 흐름이 매우 높아집니다.

응력 부식 균열(SCC)은 인장 응력과 특정 부식 매체의 결합 작용으로 인해 발생하는 금속 또는 합금의 균열입니다.표면의 대부분이 손상되지 않고 미세한 균열 중 일부만이 금속이나 합금의 내부로 침투하는 것이 특징입니다.응력부식균열은 일반적으로 사용되는 설계응력 범위 내에서 발생할 수 있어 그 결과가 심각하다.응력 부식 균열을 일으키는 중요한 요인은 온도, 용액 조성, 금속 또는 합금 조성, 응력 및 금속 구조입니다.

2.2 배관 진동

수온이 너무 낮거나 장치에 과부하가 걸린 경우, 열 교환기 튜브 사이의 증기 유속과 속도가 설계 값보다 높을 때 특정 탄성을 가진 튜브는 유체 교란력의 작용에 따라 진동합니다. 쉘 측에서 가진 힘의 주파수가 튜브 다발의 고유 진동수 또는 그 배수와 일치할 때 튜브 다발이 공진하여 진폭을 크게 증가시키게 되며 튜브 다발의 진동 손상 메커니즘은 다음과 같습니다.

(1) 진동으로 인해 튜브의 응력 또는 튜브와 튜브 시트 사이의 접합부가 재료의 피로 내구성 한계를 초과하여 튜브의 피로 파괴를 유발합니다.

(2) 배플을 지지하는 파이프의 구멍에 있는 진동 파이프가 배플 금속과 마찰하여 파이프 벽이 얇아지고 결국 파열됩니다.

(3) 진동 진폭이 크면 스팬 중간에 인접한 파이프가 서로 마찰되어 파이프가 마모되거나 피로해집니다.

2.3 파이프 입구의 침식

입구 파이프 끝의 부식 손상은 부식과 침식이 결합된 과정인 탄소강 열교환기에서만 발생합니다. 메커니즘은 파이프 벽 금속 표면에 형성된 산화막이 파괴되어 제거되는 것입니다. 난류가 심한 물 공급으로 인해 금속 재료가 손실됩니다.결국 파이프가 부러졌습니다.때로는 손상 표면이 파이프 끝 용접부와 심지어 튜브 시트까지 확장될 수 있습니다. 급수의 pH 값이 낮을 때(9.6 미만), 산소 함량이 높을 때(7μg/L 이상), 온도도 낮습니다. (260℃ 미만) 난류도가 높아 침식이 일어나기 쉽다.

2.4 부식

저압 열교환기의 관이 구리인 경우, 심각한 누출로 인해 저첨가 구리관을 강제로 교체해야 하는 경우가 많습니다.구리의 부식속도는 pH 8.5~8.8에서 가장 낮다.탄소강에는 최소 9.5의 pH가 필요합니다.보일러 공급수의 pH 값이 높으면 구리 파이프가 부식됩니다.탄소강 튜브 번들의 부식에 영향을 미치는 주요 요인은 산소 함량과 공급수 pH 값입니다. 공급수의 용존 산소량이 너무 높거나 pH 값이 너무 낮으면 고압 튜브의 내벽이 손상됩니다. 부식되므로 공급수의 용존 산소 농도는 7pg/L를 초과해서는 안 되며, pH 값은 9.3~9.6 사이로 유지되어야 합니다.쉘 측에 산소가 있으면 튜브 번들의 외벽에 산소 부식이 발생합니다.구리 증착: 공식 부식, 공식 피트를 유발할 수 있습니다.온도는 탄소강 표면의 FE3O4 산화막 형성에 영향을 미칩니다.일반적으로 FE3O4 산화막은 온도가 260℃% 이상일 때 상대적으로 안정한 것으로 간주된다.이 온도 이하에서는 FE3O4 산화막의 보호 정도는 공급수의 pH 및 기타 환경 요인에 따라 달라집니다.pH가 9.6 이상이면 안전합니다.

2.5 재료와 제작 기술이 좋지 않음

튜브의 재질이 좋지 않고, 튜브의 두께가 균일하지 않으며, 조립 전 튜브에 결함이 있고, 팽창구가 과팽창되어 있고, 튜브 외부에 인장 손상이 있는 등의 문제가 발생합니다.

셋째, 대책을 마련하라

1. 누출 처리 조치 발생 후

누출이 발생하면 급수압력이 감소하여 보일러로 공급되는 급수량이 감소하게 됩니다.따라서 열교환기 배관 시스템의 누출이 발견되면 즉시 열교환기를 정지시켜 튜브 손상 횟수를 줄이고 손상 정도를 줄여야 합니다.장치 정지 시 GAWGA 누출 여부를 확인하고 제거 방법을 찾아야 합니다.

끝단의 누출은 용접수리 전 원래 용접금속을 긁어내고 적절한 열처리를 실시하여 열응력을 제거해야 한다. 배관 자체의 누출은 배관 자체의 누출 형태와 위치 파이프 묶음을 먼저 확인하고 적절한 파이프 막힘 프로세스를 선택하여 파이프의 두 끝을 막습니다.어떤 플러깅 기술을 사용하든 플러깅 품질을 보장하려면 막힌 파이프의 끝 부분을 잘 처리하여 튜브 시트와 구멍을 둥글고 깨끗하게 만들고 플러그와의 접촉 표면이 양호해야 합니다.튜브와 튜브시트의 접합부에 균열이나 침식이 발생한 경우 플러그가 튜브시트에 밀착되도록 원래의 튜브 재료와 용접 금속을 끝부분에서 제거해야 합니다.

2. 예방 조치

2.1 포트 누출 예방 조치

열교환기는 튜브 시트의 두께가 충분해야 하며, 파이프 구멍 가공, 표면 용접, 파이프 확장, 용접 공정, 시작 및 정지 온도 상승률에서 열교환기 작동, 온도 강하율이 규정을 초과하지 않아야 하며, 물 측이 있어야 합니다. 과압을 방지하고 올바른 파이프 막힘 프로세스를 유지하기 위해 안전 밸브가 있어야 합니다.

2.2 배관 자체의 누수 예방조치

(1) 침식을 방지하고, 셸 측면의 증기 또는 배수 유량을 제한하고, 냉각 구역의 플래시를 방지하기 위한 조치.증기 냉각 구역의 출구에서 증기의 과열이 충분히 남아 있는지 확인합니다.플레이트가 단단히 고정되어 있고 충분한 면적이 있는지 확인합니다.좋은 재료;쉘 측 수위를 정상으로 유지하고 낮은 수위 또는 수위 작동을 금지하십시오.

(2) 배관 진동 방지 대책, 고압측 증기측 안전문 설치, 쉘측 증기 또는 배수 유량 제한, 쉘측 유량을 감소시키기 위한 충분한 배관 간격 확보 , 반면에 튜브 충돌 및 마찰 손상 가능성을 줄입니다. 즉, 튜브 묶음의 자유 단면 길이를 제한합니다.

(3) 급수관 입구의 부식 방지 대책, 배관 측 또는 배관 측의 유체 유속은 대류 열전달 계수 값에 영향을 미칠 뿐만 아니라 먼지의 내열성에도 영향을 미칩니다. 총 열전달 계수에 영향을 미치기 위해.특히 침전물이나 기타 쉽게 쌓이는 입자가 포함된 유체의 경우 유속이 낮으면 배관이 막힐 수도 있어 장비 사용에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.그러나 유속이 증가함에 따라 압력 손실이 크게 증가합니다.따라서 적절한 유량을 선택하는 것이 매우 중요합니다.공급수의 유량이 제한되면 열교환기 열이 정지되거나 막힌 튜브 수가 많을 때 튜브의 유량이 눈에 띄게 증가합니다. 공급수의 산소 함량은 7μg/l로 제어됩니다. , 공급수의 pH 값은 9.2-9.6으로 제어됩니다.

(4) 부식방지 대책

응력을 제거하기 위해 응력은 외부 응력, 잔류 응력, 용접 응력 및 부식 생성물 생성 응력과 같은 다양한 소스에서 발생할 수 있습니다.재료를 선택하면 장치가 무동 시스템으로 변경됩니다. 이는 저압 열에서 불응축 가스를 방지하기 위해 전체 장치의 부식 방지 및 증기 및 결정 품질 제어에 도움이 됩니다. 교환기 축적은 환기 시스템의 정상적인 작동을 보장하기 위해 시작 시 물 측, 증기 측에서 깨끗한 공기, 수질을 자격을 갖춘 상태로 배출해야 합니다.보관 및 운송 중 부식을 방지하려면 공장을 떠나기 전에 적절한 부식 방지 조치를 취해야 합니다.질소 충전 부식 방지 방법은 일반적으로 증기 측과 물 측 모두 탄소강 튜브 열교환기에 채택되며 물 충전, 가스 충전 또는 질소 충전의 부식 방지 조치가 각각 채택되고 탈기수의 pH 값이 적절하게 조정됩니다. 물가에서 보호 역할을 합니다.

(5) 자재 및 기술 불량으로 인한 배관 누수 방지 대책

내식성을 향상시키기 위해 튜브 벽은 최소 2.0mm가 되어야 합니다.조립하기 전에 각 튜브는 결함 탐지 및 수압 테스트를 통해 검사되어야 하며, 튜브 묶음은 시각적 결함 없이 열처리되어야 하며, 튜브 시트의 튜브 구멍은 일정한 거칠기, 공차 및 동심도를 유지해야 합니다. 파이프 구멍 모따기 또는 둥근 부분은 버(burr) 없이 매끄러워야 합니다.

(6) 예방적 막힘

예방적 연결을 수행하십시오.급수 유량을 줄이고 부식을 줄이기 위해 튜브 시트에 일정 크기의 우회 구멍을 만들고 튜브의 일부를 막는 것이 좋습니다.이 방식은 국내외 많은 발전소에서 활용되어 왔으며, 열교환기의 수명을 적절하게 연장하고, 누출 횟수를 줄일 수 있음이 입증되었습니다.

(7) 공정선정

유체가 튜브 측을 통해 흐르고 쉘 측을 통해 흐르는 열 교환기에서 일반적인 선택 원칙은 다음을 고려하는 것입니다.

a)불결하거나 쉽게 부패하는 물질과 스케일은 청소가 쉬운 쪽으로 흘러야 합니다.직선형 튜브 묶음의 경우 위에서 언급한 재료는 일반적으로 튜브 내부로 들어가야 하지만 청소를 위해 튜브 묶음을 제거할 수 있는 경우 튜브 밖으로 나갈 수도 있습니다.

b) 대류 열전달 계수를 높이기 위해 증가된 유속이 필요한 유체는 튜브를 통해 이동해야 합니다. 왜냐하면 튜브의 단면적은 일반적으로 튜브 사이의 단면적보다 작고 여러 튜브 길이를 사용하여 늘리는 것이 쉽기 때문입니다. 유량.

c) 부식성 재료는 파이프 내부에 넣어서 외피가 일반 재료로 만들어질 수 있어야 하며, 파이프, 튜브 시트 및 헤드만 부식 방지 재료로 만들어져야 합니다.

d) 고압 물질이 파이프 내부로 들어가 하우징이 고압을 견딜 수 없게 됩니다.

e) 매우 높거나 매우 낮은 온도의 재료는 열 손실을 줄이기 위해 튜브를 통과해야 합니다.물론 더 나은 냉각을 위해 고온 재료 쉘 이동을 허용할 수도 있습니다.

f) 응축수 배출이 편리하고 증기가 더 깨끗하며 대류 열전달 계수가 유량과 거의 관련이 없기 때문에 증기는 일반적으로 쉘 측면을 통과합니다.

g) 점성 유체는 일반적으로 쉘 측으로 흐르는데, 이는 유체가 배플을 사용하여 쉘 측으로 흐를 때 채널의 단면과 흐름 방향이 끊임없이 변화하고 낮은 Re 수에서 서지 흐름을 얻을 수 있기 때문입니다( Re>100) 이는 튜브 외부 유체의 대류 열 전달 계수를 향상시키는 데 도움이 됩니다.위의 사항은 동시에 충족될 수 없으며 때로는 모순되기도 합니다. 구체적인 상황에 따라 주요 측면을 파악하고 적절한 결정을 내려야 합니다.