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螺紋鎖緊環式換熱器內漏原因分析及改進措施

文檔作者：周育輝文檔來源：勝利油田樁西精細化工有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2024年09月21日
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設計2013，23(4)
螺紋鎖緊環式換熱器內漏原因分析及改進措施
周育輝 勝利油田樁西精細化工有限責任公司東營257237
摘要結合某1．2 X10 t穩定輕烴加工裝置螺紋鎖緊環換熱器E一106的內漏問題，對螺紋鎖緊環的結構
特點及內漏原因進行分析探討，找出泄漏原因，解決換熱器內漏的問題。
關鍵詞 螺紋鎖緊環管板內漏
由于螺紋鎖緊環式換熱器具有耐高溫、耐高
壓、泄漏點少及密封可靠的特點，從20世紀90年
代以來便廣泛地應用于國內各大煉油廠的加氫裝
置中。勝利油田某公司1．2 X 10 t穩定輕烴加工裝
置中擁有5臺u型管螺紋鎖緊環式換熱器，其設
計都是采用H—H型、雙殼程，管板采用差壓設
計。裝置自2004年投人運行以來，通過日常生產
中對其進出口的工藝參數以及成品烷烴的產品質
量的觀察，發現其中一臺反應流出物／混合進料換
熱器(E一106)出現了明顯的內漏現象，經過緊
固內圈壓緊螺栓勉強維持生產，至2012年裝置大
修，對此換熱器進行抽芯檢查，發現并解決了換
熱器內漏的問題。
1 設備簡介
1．1 工藝參數
設備(E一106)工藝參數見表1。
表1 E一106工藝參數
1．2 設備主要結構特點
螺紋鎖緊環式換熱器密封結構見圖1。
5‘外圈螺栓，6‘內圈螺栓，7-頂銷，9*外圈壓環，1卜O-密封盤，12—0-波齒復合墊，13-0-壓環，14．分合環，15．定位環，16．內部螺栓
18·0。分程箱，19-0-波齒復合墊(二)，20-0-波齒復合墊(三)，21-管箱蓋板，22一螺紋鎖緊環，23、24．定位銷，25．內套簡
圖1 螺紋鎖緊環式換熱器密封結構示意圖
} 周育輝：副經理，高級經濟師，注冊安全工程師。1996年畢業于石油大學(華東)化工機械制造與維修專業。從事石油化工加工生
產。聯系電話：(0546)8871312，E—mail：zxjxhgzyh@163．com。
周育輝螺紋鎖緊環式換熱器內漏原因分析及改進措施 35
1．3 設備內漏情況介紹
因打雷導致電力系統晃電，裝置原料油進料
泵P一1A跳停，緊急處理后，開啟備用泵恢復進
料，雖然只有短短的幾分鐘，卻使生產受到大幅
的波動。產品質量分析發現，戊烷的硫含量超標，
為1700lxg／g，在這之前為800lxg／g(規定硫含量
為<15001xg／g)，并且產品硫含量在1200—
2900~xg／g之間波動，換熱器的管殼程的換熱溫度
也出現異常波動。通過對定期采樣數據進行分析
以及根據現場熱緊換熱器內圈螺絲的情況(內圈
螺絲全部松動)，確認E一106存在內漏現象，殼
程的物料漏人管程的精制戊烷當中，從而導致產
品質量不合格。
2 換熱器的結構
螺紋鎖緊環式換熱器由殼體、管束、螺紋鎖
緊環(22)、壓蓋、管箱內套筒(25)等幾大部分
組成，螺紋鎖緊環換熱器的內密封墊片(20—0)
用于管程與殼程的密封，外密封墊片(12—0)用
于管程與外界的密封。設備本身沒有其它泄漏點，
因而在操作過程中的密封十分可靠。
螺紋鎖緊環式換熱器中管殼程之間的隔離和
密封：在操作初期由卡在殼體溝槽內的分合環
(14)以及穿過分合環的內部螺栓(16)通過內套
筒(25)殼體的傳遞壓緊內密封墊片，使墊片獲
得足夠的壓緊力，實現管程與殼程問的密封。而
內圈螺栓(6)的作用在于：在初期內部螺栓及分
合環提供的墊片壓緊力不夠的情況下，通過內頂
銷(7) 一內圈壓環(9) 一密封盤(11—0) 一
管程內套筒(25) 一管板再次壓緊內密封墊片，
而不用拆卸殼體。
螺紋鎖緊環式換熱器中管程的隔離和密封：
擰緊外圈螺栓(5)后，可通過外頂銷(7) 一外
圈壓環(10) 一密封盤(11—0)壓緊外密封墊
片，實現管程與外界的密封。
內外圈壓緊螺栓都具有壓緊墊片并傳遞墊片
反作用力的作用，而墊片的反作用力最終由螺紋
承壓環承擔。螺紋承壓環的外部和與之相配合的
管箱大簡體的內部表面設計了相配合的螺紋，設
備安裝之后，螺紋承壓環的外螺紋和管箱簡體的
內螺紋咬合，同時通過螺紋承壓環和壓蓋承擔管
殼程的內壓和墊片反力，螺紋鎖緊環換熱器的名
稱也正是由此而來。
由螺紋鎖緊環式換熱器的密封原理可以看出，
在操作過程中，如果檢側到設備發生內漏(殼程
介質混入管程介質中)，即可通過適當擰緊內圈壓
緊螺栓增加對內密封墊片的壓力，從而排除內部
泄漏。同理，當設備發生外漏(管程介質泄漏)，
即可通過擰緊外圈壓緊螺栓壓緊外密封墊片來排
除泄漏，這樣，螺紋鎖緊環式換熱器在操作過程
中一旦發生介質的泄漏，不用停工即可通過有效
的手段將其排除，不影響裝置的正常運轉。
3 換熱器內漏分析
從螺紋鎖緊環換熱器的結構特點及其密封原
理分析，其內漏原因主要有以下幾種：
(1)管束存在腐蝕穿孔現象，由于壓差關系，
殼程介質串入管程介質當中，導致管殼程短路。
(2)管板殼程側密封面存在缺陷，致使密封
墊片未起到密封作用，致使密封失效。
(3)管程與殼程之間密封墊片損壞，造成管
殼程短路。
(4)換熱管與管板焊口處存在缺陷或裂紋，
導致管殼程短路。
(5)內部螺栓預緊力不夠，由于設備長期處
于高溫高壓狀態運行，內部螺栓和管板墊片都有
可能出現應力松弛，蠕變造成密封性能下降，管
殼程問就會串漏。
結合裝置螺紋鎖緊環式換熱器泄漏的具體情
況對以上幾種原因分析可知，其中管束穿孔及換
熱管焊口缺陷這幾種情況都不適合本臺設備的泄
漏現象，因為它們產生的結果都將導致換熱器持
續泄漏，而不會因為隨著內圈螺栓的緊固而內漏
消除，預緊力不夠若產生在初期則開工階段就應
該泄漏，后期則可以通過擰緊內圈螺栓，在生產
操作平穩的情況下可以確保不漏。因此，排除以
上幾種可能，懷疑為管殼程墊片及管板密封面的
損壞才導致換熱器內漏。
4 失效原因分析及修復
4．1 損壞情況介紹
在2012年8月大修的過程中對換熱器E一106
進行了抽芯檢查，發現問題跟之前預測的基本相
似，問題主要出現在管板殼程側密封面(見圖2)
及管程與殼程密封墊片(20—0)上(見圖3)。

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