管壳式换热器检验工艺

管壳式换热器的检修方法与维护措施探析摘要：石油化工生产过程中最普遍的设施之一就是换热器，其是由外壳、管板、管束、顶板等部位构成，其功能是能够保证石油化工在生产过程中始终处于最合适的环境之中、管壳式换热器是以安装在管壳内的管束作为热量传输的导体，将液体的热量传输至冷液体的间壁式换热器之中，管壳式换热器的日常检查与维修在化工生产中不可或缺。

关键词：管壳式换热器；检修方法；维护措施引言石油化工生产过程中，常常需要进行加热或冷却；当一种流体与另一种流体进行换热但是不允许二者混合时，需要在间壁换热器中进行热交换。

间壁换热器的种类很多，包括套管换热器、蛇管换热器、管壳式换热器和板式换热器等。

其中，管壳式换热器由于传热面积大、传热效果好、适合的温度和压力区间大以及可靠性强的特点，成为实际生产中应用较为广泛的换热设备。

本文针对管壳式换热器在实际设计中出现的问题进行分析。

1管壳式换热器故障分析1.1腐蚀故障目前所使用的管壳式换热器受到使用环境因素等因素的影响，极易发生腐蚀故障，影响设备的使用性能。

常见的腐蚀部分，包括隔板和折叠面板。

如果腐蚀问题得不到及时处理，可能会影响设备的使用，甚至使其报废。

因此，需要进行防腐处理，以避免设备性能下降。

1.2降低故障的传热效率根据管壳式换热器的生产工艺特点，换热器效率降低的原因是换热器堵塞污物，换热器中介质的速度或工艺降低。

(1)根据换热器污物形成过程，可分为六大类:液体中的固体颗粒沉积在换热器表面形成颗粒污物；由于溶液溶解度的变化，晶体沉淀在热交换器表面，通过沉淀形成晶体杂质；热交换器表面吸附微生物和大型生物的生物沉积；因流体中的某些化学反应而在换热器表面形成的化学反应杂质；多组分溶液中的高溶剂成分和纯液体在换热器表面凝固形成固化的杂质；换热器表面材料被腐蚀腐蚀形成腐蚀性污物。

一般来说，管壳式换热器中的污物是两种或多种污染物相互作用和影响形成的污物混合物。

(2)在一定程度上，可根据需要在换热器中安装隔板，使整个管道可分为两个或多个塔。

管壳式换热器打压试验方法
一、总则
本试验方法适用于制造压力容器用换热器及其附件的打压试验。

二、试验设备
1、压力试验设备：换热器根据不同型号选用不同压力试验机，设备至少应满足下表要求。

2、气泵：用于增压换热器容器。

3、真空泵：用于抽真空换热器容器。

三、试验步骤
1、准备工作
a) 安装换热器：按设计图纸正确安装换热器，确保换热器各部件受力正常，管子接口连接牢靠，直管上、下点管夹套装置牢固、稳定，头尾罩的连接牢靠，定型螺栓达到设计力矩。

b) 检测密封垫：检查换热器的特殊连接件（如流量控制调节阀、温度传感器、压力开关等）是否采用了密封垫，确保密封垫能防止漏气。

c) 检查渗漏：使用空气泵、真空泵抽漏检查换热器内部空腔及连接部位，检查是否有漏气现象，对有漏气的部位进行修理。

2、打压试验
a) 加压：将换热器容器内的气体抽空，可以用气泵或真空泵抽空，压力控制器接通加压装置，按照规定的压力和时间加压。

b) 泄压：在加压后，可以用气泵或真空泵抽空换热器容器内的
气体，压力控制器设定参数，按照规定的时间和压力泄压。

c) 检查：在泄压完毕后，检查换热器的曲管、支架、支撑架、封头和头尾罩等部件是否受损，如有变形现象应及时更换。

四、安全措施
打压试验前，应确保换热器各部件连接牢靠，安全阀、压力表、气体水汽分离器及其它附属设备和仪表器具安装调试正确，并应按照规定安装，电缆连接牢固可靠，按规定做好操作安全措施，以保证安全试验的顺利进行。

张家港化工机械股份有限公司Q/ZHJ05.03-2010 管壳式换热器通用工艺守则编制:校对:审批:日期:管壳式换热器通用工艺守则本守则若与图样及工艺文件有矛盾时，应按图样及工艺文件为准，低于国家有关标准时以国家标准为准，反之以本守则为准。

1、材料1.1制造换热容器的主要受压元件（如壳体、封头、换热管等）的材料，质量及规格应符合国标、部标和有关技术条件要求。

材料证明上的内容按有关规定必须填写齐全。

采用国外材料时，应按《固定式压力容器安全技术监察规程》的第2.9条要求进行检验、验收及复验。

1.2 含碳量大于0.25%的材料不得用于焊制换热容器。

1.3制造换热容器的材料标准，热处理状态及许用应力值按GB150及GB151的规定。

1.4钢板的表面应光滑平整，不得有裂纹、分层、气泡、夹杂、结疤等缺陷。

钢板表面存在的深度缺陷不得超过钢板厚度公差1/2的下限，个别损伤，允许用细砂轮清除，但不得低于钢板厚度名义尺寸的下偏差。

1.5钢板的低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、裂纹和夹杂。

1.6换热管的内外表面不得裂纹、折迭、轧折、离层、发纹和结疤缺陷存在，上述个别缺陷其深度未超过管壁厚负偏差时允许清除，并进行压力试验合格。

1.7 对于双管板换热器，换热管和管板材料还应符合以下要求：1.7.1换热管应采用较高级精度的管子，换热管外径的许用偏差控制在±0.10mm，管子壁厚偏差为±7%。

1.7.2换热管应按材料的不同规定材料的硬度。

1.7.3根据换热管材料的力学性能要求对管板的屈服强度和硬度提出采购要求。

通常将硬度差控制在管板比换热管硬度高HB30~HB60。

1.8 所有材料都必须有接货检验记录，并按公司相关规定进行标识。

1.9 材料在切割前应将标记进行移植。

2、筒体制造2.1施工者根据施工图，要求画下料展开图。

2.1.1焊缝布置：a、立式换热器左右对称布置。

b、卧式换热器，水平线以上部位对称布置（并不被鞍座覆盖）。

管壳式换热器的制造、检验要求作为压力容器管壳式换热器制造、检验及验收应符合GB150的要求，但同时也要符合换热器本身的特殊要求。

一、焊接接头分类与一般压力容器类似，管壳式换热器也将主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图7-1所示（教材P192）。

A类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的轴向焊缝；Ｂ类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的周向焊缝或带径发兰与接管的对接环向焊缝；Ｃ类接头为筒体或前后管箱与无径发兰或无径发兰与接管的平焊环向焊缝；Ｄ类接头为接管与筒体或前后管箱的环向焊缝。

二、零部件制造要求1．管箱与壳体壳体内径允许偏差：对于用板材卷制的壳体，起内径允许偏差可通过控制外圆周长的方式加以控制，外圆周长的允许上偏差为10m m，下偏差为零。

2．圆度：壳体同一断面上的最大直径和最小直径之差e应符合以下要求：对于公称直径DN（以mm为单位）不大于1200mm的壳体：e≤min（0.5%DN，5）mm；对于公称直径DN（以mm为单位）大于1200mm的壳体：e≤min （0.5%D N，7）m m。

3．直线度：壳体沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位（即通过中心线的水平面和垂直面处）测量的壳体直线度允许偏差应满足以下要求：当壳体总长L≤6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，4.5) mm；当壳体总长L＞6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，8) mm。

热处理要求`：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头平盖、侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，焊后需作清除应力处理，有关密封面在热处理后加工。

4．其它要求：壳体在制造中应防止出现影响管束顺利安装的变形。

有碍管束装配的焊缝应磨至与母材表面平齐。

接管、管接头等不应伸出管箱、壳体的内表面。

（解释圆度、直线度）5．换热管（1）换热管的拼接：当换热管需拼接时其对接接头应作焊接工艺评定。

管壳式换热器的制造检验要求The final revision was on November 23, 2020管壳式换热器的制造、检验要求作为压力容器管壳式换热器制造、检验及验收应符合GB150的要求，但同时也要符合换热器本身的特殊要求。

一、焊接接头分类与一般压力容器类似，管壳式换热器也将主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图7-1所示（教材P192）。

A类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的轴向焊缝；Ｂ类接头为筒体、前后管箱或膨胀节的周向焊缝或带径发兰与接管的对接环向焊缝；Ｃ类接头为筒体或前后管箱与无径发兰或无径发兰与接管的平焊环向焊缝；Ｄ类接头为接管与筒体或前后管箱的环向焊缝。

二、零部件制造要求1．管箱与壳体壳体内径允许偏差：对于用板材卷制的壳体，起内径允许偏差可通过控制外圆周长的方式加以控制，外圆周长的允许上偏差为10mm，下偏差为零。

2．圆度：壳体同一断面上的最大直径和最小直径之差e应符合以下要求：对于公称直径DN（以mm为单位）不大于1200mm的壳体：e≤min（%DN，5）mm；对于公称直径DN（以mm为单位）大于1200mm的壳体：e≤min（%DN，7）mm。

3．直线度：壳体沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位（即通过中心线的水平面和垂直面处）测量的壳体直线度允许偏差应满足以下要求：当壳体总长L≤6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000， mm；当壳体总长L＞6000mm时，直线度允许偏差≤min (L/1000，8) mm。

热处理要求`：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头平盖、侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，焊后需作清除应力处理，有关密封面在热处理后加工。

4．其它要求：壳体在制造中应防止出现影响管束顺利安装的变形。

有碍管束装配的焊缝应磨至与母材表面平齐。

接管、管接头等不应伸出管箱、壳体的内表面。

管壳式换热器检验工艺1.适用围适用于GB151—2014设计的钢制管壳式换热器。

2.检验前的准备工作2.1按照工况划为压力容器类别的换热器，制造单位必须取得锅炉压力容器安全监察机构颁发的相应压力容器制造许可证。

2.2检验主要依据：2.2.1《固定式压力容器安全技术监察规程》简称《容规》2.2.2劳动部门下达的有关技术文件2.2.3GB150—2011《压力容器》2.2.4GB151—2014《管壳式换热器》2.2.5《容规》及技术条件中涉及到的材料、检验、试验等标准。

2.3检验工作所需的工具与仪器设备超声波测厚仪、观片灯、温度计、焊缝检测器、手电筒、放大镜（5倍以上）、游标卡尺、钢卷尺、三角板、直尺、塞尺、径百分表、弦线等检测仪器。

3.检修工艺步伐3.1检验程序图见图1图13.2管壳式换热器检修工艺表1程序检修工程⑴设想单位资历见表1管壳式换热器检修工艺标准及技术要求检验方法标准号《规程》设计总图上应有压力容器设计单位的设计资格印章，确认核实资格有效。

需求肯定种别的压力容器，其肯定的种别应吻合核实1.图样⑵压力容器种别划分审查⑶制造和检修标准⑷无损探伤标准《固定式压力容器安全技术监察规程》规定所选用的制造、检修等标准，应为现行标准核实所选定的无损探伤办法、探伤比例与及格级别，应吻合有核实关规、标准的规定。

⑴主要受压元件和焊接材料材质证明书、复验报告应有材料生产单位供给的材质证明书（或复印件）；按《规程》等请求复验的，应有复验报告，各项目标应吻合响应的材料标准，确认主要受压元件材料和焊接材料，应符合设计图样和工艺文件要求。

审查《规程》抽查⑵材料标志移植标志清晰（包括材质号、炉批号、搜检员确认标志等）GB150-20112.验⑶材料代用首要受压元件材料的实际用材要正确无误；原设想同意代用的证明文件，制造单位工艺员和技术负责人汇签，手续齐全，符合有关规和标准的要求。

⑷钢材表面质量审查《规程》材料检钢板表面不允许有裂纹、气泡、结疤、折叠和夹渣等现场检查放大镜、超度，清算处应平滑无棱角，修磨围的斜度最少为3:1,冷卷修尺磨处的深度不得超过名义厚度S n的5%且不大于2mm。

管壳式换热器检验工艺
1. 适用范围
适用于 GB151-2014设计的钢制管壳式换热器。

2. 检验前的准备工作
2.1按照工况划为压力容器类别的换热器, 制造单位必须取得锅炉压力容器安全监察机构颁发的相应压力容器制造许可证。

2.2检验主要依据:
2.2.1《固定式压力容器安全技术监察规程》简称《容规》 2.2.2劳动部门下达的有关技术文件
2.2.3 GB150-2011《压力容器》
2.2.4 GB151-2014《管壳式换热器》
2.2.5《容规》及技术条件中涉及到的材料、检验、试验等标准。

2.3 检验工作所需的工具与仪器设备超声波测厚仪、观片灯、温度计、焊缝检测器、手电筒、放大镜(5倍以上、游标卡尺、钢卷尺、三角板、直尺、塞尺、内径百分表、弦线
等检测仪器。

3. 检验工艺程序
3.1 检验程序图见图 1。

石油化工设备维护检修规程——通用设备管壳式换热器维护检修规程SHS 01009——2019中国石油化工集团公司修订中国石油化工××公司中国石化出版社目录1总则 (2)2检修周期与内容 (4)3检修与质量标准 (4)4试验与验收 (7)5维护与故障处理 (10)1、总则1.1.主题内容与适用范围1.1.1.本规程规定了换热设备的检修周期与内容，检修与质量标准、试验与验收、维护与故障处理。

1.1.2.本规程适用于操作压力在35Mpa以下的石油化工钢制固定管板式、浮头式U型管式、螺纹锁紧环式等管壳式换热器及釜式重沸器。

有特殊要求的换热器应遵循其特殊的维护检修规程。

1.1.3.受压元件的检修遵照SHS01004－2019《压力容器维护检修规程》1.2 编写修订依据GB151—2019 钢制管壳式换热器《特种设备安全监察条例》及《压力容器安全技术监察规程》HGJ229--91《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》2、检修周期与内容2.1. 检修周期根据《压力容器安全技术监察规程》的要求，并结合本装置企业的生产状况，统筹考虑。

一般为2－3年。

2.2. 检修内容2.2.1.抽芯、清扫管束和壳体。

2.2.2.管束焊口、胀口处理及单管更换。

2.2.3.检查修理管箱及内附件、浮头盖、钩圈、外头盖、接管等及其密封面，更换垫片并试压。

2.3.4.更换部分螺栓、螺母。

2.3.5.壳体保温修补及防腐。

2.3.6.更换管束或壳体。

3、检修与质量标准3.1. 检修前准备3.1.1掌握运行情况，备齐必要的图纸资料。

3.1.2准备好必要的检修工具及试验胎具、卡具等。

3.1.3内部介质置换清扫干净，符合安全检修条件。

3.2. 检查内容(检查部位主要有管板、管箱、换热管、折流板、壳体、防冲板、小浮头螺栓、小浮头盖、接管及联接法兰等。

重点检查以下部位：a.易发生冲蚀、汽蚀的管程热流入口的管端，易发生缝隙腐蚀的壳程管板和易发生冲蚀的壳程入口和出口；b.容易产生坑蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的管板和换热管管段；c.介质流向改变部位，如换热设备的入口处、防冲挡板、折流板处的壳体及套管换热器的U型弯头等；d.检查壳体应力集中处是否有裂纹；e.检查换热管壁厚；f. 检查接管及法兰密封面。