欧米伽环换热器维修论文概要
加氢装置Ω环密封高压换热器的检修工艺杜昊,任俊杰,董秀丽,黄艳,王志坤中国石油华北石化公司,河北任丘 062552摘要:介绍了Ω环密封高压换热器的检修工艺, 对设计、使用及检修中的问题进行了分析, 提出了解决办法。
关键词:Ω环,换热器,检修加氢装置工艺介质易燃易爆,包括加氢换热器在内的主要设备在高温、高压及有氢气和硫化氢存在的条件下运行, 要求设备具有很高的可靠性。
加氢换热器一般设计压力 7.0~ 20MPa 、温度 300~500℃ , 材料为 15CrMoR+321或 2.25Cr-1Mo+347,是石化行业中设计难度高、制造难度大的换热设备。
选择何种密封结构至关重要,直接影响加氢换热器密封可靠性及制造难易程度。
因此管板与管箱、壳体的密封结构成为加氢换热器结构设计最重要的环节。
目前常用的换热器密封结构形式有金属环垫(八角垫、椭圆垫密封、螺纹锁紧环、隔膜密封(盖板式密封、Ω环密封等。
1 Ω环换热器简介Ω环换热器的管板与管箱法兰、壳体法兰的密封采用Ω环密封结构,如图 1所示,利用回转壳受压性能好的机理,设计制作Ω环密封元件;密封环与法兰、管板以角焊缝的形式连接,介质和环境完全隔绝,有效的解决了其它类型垫片可能出现的密封面失效问题, 属于无垫片密封。
Ω环密封结构设备主螺栓具有较小的预紧和操作载荷,减小了设备法兰与主螺栓的尺寸和重量。
同钢垫圈密封结构(八角垫、椭圆垫和螺纹锁紧环密封结构相比, Ω环密封结构兼有两者的优点,拆卸检修方便、密封绝对可靠等特点。
同时具有制造简单、重量轻、造价低、占地面积小以及直径、压力、温度适用范围广的优势,特别适合在石化企业的加氢装置、重整装置以及化肥装置中推广使用。
可减小设备检修强度、提高设备的可靠性,节省设备的一次性投资,具有较高的经济效益和社会效益,有着广阔的应用前景。
该结构换热器国内自1996年研发至今,已在很多加氢装置推广使用。
图1 Ω环换热器结构简图2 Ω环换热器的检修技术要求由于Ω环换热器的管板与管箱法兰、壳体法兰的密封采用Ω环密封结构, Ω环换热器的拆装难度在于合焊及切割两瓣Ω环,其余与普通大法兰式换热器没有区别。
在组装Ω环时,两瓣环的拼缝焊接时要求高度对中,错边量非常小,焊接时在两片法兰之间的缝隙中完成,增加了焊接难度。
拆装检修时,先用专用的工具把Ω环切割开,拆装检修完毕后再重新组焊,需要准确判定拆装的次数。
检修的质量将直接影响Ω环的密封质量,因此必须严格按照检修规程进行施工。
装置停工后,须将设备从系统中隔离,排净残存介质,并对设备进行氮气置换。
由于加氢装置换热器在检修期间存在连多硫酸腐蚀的情况, 可按照美国 NACE -RP -01-75《炼厂停工期间使用中和溶液防止奥氏体不锈钢产生应力腐蚀开裂》的要求和步骤进行,自加氢反应器出口至加氢反应产物流程进行碱洗中和,在该流程的内表面保留碱膜。
2.1 环拆卸规程2.1.1拆卸管箱:(1 将设备法兰上 4根全螺纹螺柱以外的主螺柱卸掉, 使用手动切割或自动切割工具将管板与壳体连接Ω环沿中线切割开 , 保留全螺纹螺柱下方无法切割部分;(2 在 4根全螺纹螺柱附近安装至少 4根主螺柱夹紧管板, 再将 4根全螺纹螺柱卸掉, 移至壳体法兰螺栓孔与管板支耳螺栓孔中,使壳体与管板维持连接;(3 使用手动切割或自动切割工具将全螺纹螺柱下方管板与管箱连接Ω环沿中线切割开;(4拆卸管箱。
2.1.2拆卸管束使用手动切割或自动切割工具将管板与壳体连接Ω环沿中线切割开 , 保留全螺纹螺柱下方无法切割部分;(2垫平管板,将 4根全螺纹螺柱卸掉;使用手动切割或自动切割工具将全螺纹螺柱下方管板与壳体连接Ω环沿中线切割开;(3在管板端面安装环首螺钉,缓慢抽拉管束,不得碰伤Ω环。
2.1.3如果只抽管束不卸管箱,即管束与管箱一起拆卸(1 将设备法兰上 4根全螺纹螺柱以外的主螺柱卸掉; 使用手动切割或自动切割工具将管板与壳体连接Ω环沿中线切割开 , 保留全螺纹螺柱下方无法切割部分;(2 在 4根全螺纹螺柱附近安装至少 4根主螺柱夹紧管板, 再将 4根全螺纹螺柱卸掉, 移至管箱法兰螺栓孔与管板支耳螺栓孔,使壳体与管板维持连接,使用手动切割或自动切割工具将全螺纹螺柱下方管板与壳体连接Ω环沿中线切割开;(3将管束连带管箱一起抽出。
2.2 Ω环组装规程组装前按图 3?打磨Ω环之间坡口;组装过程可参照拆卸;要求密封环之间焊接接头组对错边量不得大于 0.5mm ;采用钨(1为了组装方便,拆卸前可对Ω环作标记;(2 Ω环组装时,应保证Ω环与设备法兰或管板的同心度及垂直度;(3在Ω环组焊时,在Ω环最低部预留一段 5-10mm 左右不焊,待Ω环其余部分全部焊完后,停留一段时间,使Ω环腔内空气冷却至常温后再补焊预留段, Ω环组装完毕后应再次进行碱洗;(4在气密性试验前或开车前,用蒸汽加热Ω环底部,使Ω环温度在 100℃以上,直至气密结束或装置正常运行后。
2.4 Ω环更换程序在Ω环换热器检修过程中,每次拆卸时应对Ω环的内、外表面进行仔细检查,以便及时发现有害缺陷,对存在缺陷的Ω环可进行修复或者更换。
更换步骤如下:(1将Ω环与设备法兰或管板的焊缝打磨干净,按 JB/T 4730.5-2005进行 100%渗透检测, I 级合格;(2组装Ω环,保证Ω环与设备法兰或管板的同心度,偏差不大于 0.5mm ;(3将Ω环与设备法兰或管板进行焊接,至少分二遍施焊,且焊脚高度≥ 6mm ;(4施焊完成后焊接接头按 JB/T 4730.5-2005进行 100%渗透检测, I 级合格。
3 问题和讨论Ω形环的使用寿命主要取决于两个Ω形半环间对接焊缝的质量,试验表明通过对装、拆焊接工艺进行严格的控制, Ω环可重复装、拆 4一 6次。
该类型换热器在加氢装置应用以来,也出现了多次泄漏故障。
上海炼油厂 100万 t/a汽柴油加氢精制装置中 7台临氢高压换热器均采用 Q 环密封结构, 2000年第一次检修后,发现在装置开工升温后Ω环底部焊缝热影响区处出现泄漏, 为穿透性裂纹。
在泄漏处用铁胶泥与特制压块堵住, 用蒸汽保护后装置继续运行了 2年多, 裂纹没有扩展。
2002年第 2次拆卸,对换热器原管箱与管板连接的Ω环进行了更换,开工升温后,在Ω环下部焊缝热影响区出现 1条 3-4mm 的穿透裂纹。
经事后分析该缺陷是由于加氢装置的长期运行中, 高温 H2+H2S介质与钢生成 FeS , 在停工检修打开设备时与空气中的氧气和水接触反应生成连多硫酸,从而造成腐蚀开裂。
华北石化 120万吨年柴油加氢装置有 6台临氢高压换热器均采用 Q 环密封结构, 在 2011年对换热器进行了检修,检修后在装置氮气置换过程中发现其中一台Ω环顶部焊缝存在局部气孔,检查发现是由于该换热器Ω环恢复过程中,换热器法兰螺栓长度较长,位置受限于换热器的接管法兰,无法全部退出,只能漏出部分Ω环的焊接位置,施工单位采用了手电焊代替钨极氩弧焊,出现了焊接气孔。
修复后在装置进一步升温升压的过程中又在另外的换热器发现两处Ω环下部泄漏。
后经返厂维修,初步判断为连多硫酸腐蚀引起。
通过对以上Ω环维修中及维修后的故障情况分析,运行中Ω环出现故障的可能较小, 绝大部分故障出现在检修过程中及设备检修后投入运行初期,采取规定的拆卸、组装工艺和防范措施,是可以避免停工再开工后Ω环的泄漏的现象发生。
在Ω环换热器的设计、使用和检修过程中特别需要注意以下几点3.1 设计方面(1改进换热器结构,减小由于管箱重力和管线推力施加在Ω环上的应力。
(2对于存在连多硫酸腐蚀的情况, 升级Ω环的材质。
更换材质奥氏体不锈钢18Cr-8Ni(304长期在高温 H2+H2S环境下,停工时会形成连多硫酸应力腐蚀。
18Cr-8Ni-Ti (321短期使用一般不会产生连多硫酸应力腐蚀,而长时间使用以 18Cr-8Ni-Nb(347L为宜。
对含稳定化元素 Ti, Nb的奥氏体不锈钢,经固溶处理,可极大地降低产生晶间腐蚀的倾向。
因此, Ω环须进行固溶处理。
3.2 检修过程(1装置停工后,可按照美国 NACE -RP -01-75《炼厂停工期间使用中和溶液防止奥氏体不锈钢产生应力腐蚀开裂》的要求和步骤,自加氢反应器出口至加氢反应产物流程进行碱洗中和。
另外,对Ω环进行拆卸检查,组装完成后应再次进行碱洗。
(2在制造及维修的装拆过程中, 首先要进行良好的定位。
减小两个Ω形半环焊接接头的错边量 ; 其次应避免Ω形环承受管箱或管板的重力,防止产生剪切破坏。
设计结构是在设备上设置 4只装拆螺栓,装拆螺栓全长要加工螺纹,管板上焊有带螺纹的支耳,并要求在检修过程中严格按照程序进行施工。
(3Ω形环的焊接关键是要防止过大的焊接变形。
为此 , 要严格按照焊接工艺要求,为避免出现夹渣、气孔等缺陷,保证密封的质量,施焊时每条焊缝至少焊两道,每道焊完均应进行 100%渗透检测,以确认无任何缺陷。
每次Ω形环刨开后,要对Ω形环的内、外表面进行仔细的检查,焊接前应认真清理焊接表面,对于焊接后发现的缺陷,必须全部消除后才允许补焊。
(4由于现场条件限制, Ω形环壁厚薄 (3-3.5mm , 焊接位置固定, 对焊接工人的技术要求较高,应尽量聘请有经验的专业单位完成。
使用Ω形环密封结构换热器的安装,还需要注意螺拴的预紧问题。
由于Ω形环厚度小,不能承受过大的载荷,因此在螺栓预紧时, 应对螺栓施加一定的预紧力。
并且通过测量法兰与管板间的间隙,使其均匀,保证操作状态下的螺栓受力。
(5 长期使用的加氢Ω环换热器内部堆焊层存在氢损伤,如果更换Ω环必须进行消氢处理。
3.3 使用维护(1在工艺上采用热态开工, 系统先升温后升压。
在设备上可防止加氢反应器在升压过程中发生脆性破坏 ; 在工艺上可有效防止在开工过程中发生连多硫酸应力腐蚀。
反应器中催化剂是硫化态 (在催化剂表面形成金属硫化物 ,在氢气状况下,可能还原生成硫化氢, 另在催化剂床层中吸附着在开工中形成的硫化物,催化剂中吸附水分,如采用冷态开工, 随气体循环流出反应器的硫化物,在遇到低于其露点温度的工况时,会发生露点积液,在不锈钢表面可能发生应力腐蚀 , 如采用热态开工,使整个反应系统在较短的时间内升到较高的温度 (高于硫化物露点温度 ,从而避免发生露点应力腐蚀开裂。
(2开车或停车时,操作压力及操作温度应缓慢上升或下降,避免造成过大的压差和热冲击;(3 设备严禁在超过设备铭牌规定的条件下运行;对于按压差设计的设备,无论是开车、停车或操作工况,均应严格控制管壳程的压差不超过设备铭牌的规定,请用户特别注意,严格遵守!(4 装置停工后,须将设备从系统中隔离,排净残存介质,并对设备进行氮气保护。
(5 应结合巡检,经常对管壳程介质的温度及压降进行检测记录,分析换热器的泄漏和结垢情况,应经常监视管束的振动情况。
Ω环密封换热器的检修过程及质量控制
Ω 环密封换热器的检修过程及质量控制摘要：Ω环密封是换热器密封结构形式中常用的一种，其在装置开停车和长期运行中，在高温、腐蚀等因素影响，易造成Ω环腐蚀开裂的问题，对于装置运行安全带来了不利影响，因此，加强Ω环密封的检修工作至关重要。
基于此，本文在阐述了换热器Ω环密封结构特点基础上，重点讲述了Ω环密封的检修过程及质置控制措施，提出了在维护检修过程中的的主要注意事项。
关键词：Ω环密封；维护检修；质量控制；换热器1换热器Ω形环密封的特点Ω环形密封是一种新型半可拆式密封结构。
其密封由螺栓、法兰、垫片及Ω环的密封焊来实现的。
由于Ω环具有较好的轴向变形能力（形状像膨胀节的一个波）及密封焊本身的特点，常被用在温度、压力较高且有较大波动，介质为易燃易爆，密封性能要求较高的场合。
它的零件少，设备法兰、主螺栓尺寸小，钢材耗量少。
此种焊接密封结构能利用Ω环的轴向弹性作用补偿温度压力的波动，密封效果好，解决了其他类型垫片可能出现的密封面失效问题。
适用压力为7-32MPa。
Ω环焊接密封的突出优点是密封比压为0，螺栓预紧力小，螺栓主要承受内压引起的轴向力，因此螺栓直径、法兰厚度和质量均减小，造价降低。
若换热管结垢需要清洗，则应沿Ω环顶部焊口切开，检修完毕组对时再将环焊上。
密封环与法兰、管板以角焊缝的形式连接，介质和环境完全隔绝，有效地解决了其他类型垫片可能出现的密封面失效问题，属于无垫片密封。
同钢垫圈密封结构（八角垫、椭圆垫）和螺纹锁紧环密封结构相比，Ω环密封结构兼有两者的优点，拆卸检修方便、密封绝对可靠等点。
同时具有制造简单、重量轻、造价低、占地面积小以及直径、压力、温度适用范围广的优势。
2换热器Ω环密封检修过程2.1拆卸前的准备(1)拆除换热器保温，拆卸换热器壳程进出口管线法兰，吊开出口弯管，注意保护法兰密封面、高压螺栓及椭圆垫，外法兰用临时盲板盲死。
(2)对新更换的Ω环进行光谱材质确认，密封面进行PT检测，并将两个半Ω环组对预组装检查贴合和接口错边量；所有更换的高压换热器用的螺栓进行光谱材质确认，螺纹根部缺陷UT检测、端部HB硬度检测；螺母材质光谱检测确认，HB硬度检测合格。
螺纹锁紧环换热器检修中遇到的主要问题及对策
’５２’石油化工设备技术６结论（１）螺纹锁紧环换热器由于结构复杂、零部件多、装配要求高等原因，检修难度较大，必须引起足够的重视。
特别是螺纹锁紧环的拆装，如果中途卡死，将会引起严重后果。
所以在螺纹锁紧环安装过程中应十分重视对中精度，稍有卡住的迹象应及时检查调整，如卡住现象有严重的趋势，应果断退出，检查和修整后再重新安装。
（２）必须配置合适的专用工机具。
由于换热器的零部件都有一定的重量，尤其是螺纹锁紧环，必须在专用工具的配合下才能正确定位，否则容易产生螺纹锁紧环的偏心，影响大螺纹的啮合及密封垫片的定位；在管束的拆装过程中，要使用专门的工具以保护好管箱大螺纹。
（３）螺纹锁紧环换热器安装时，要确保各零部件都能正确安装到位，并确保各零部件的安装尺寸与拆卸时各尺寸一一对应。
所以，安装过程中最好是以控制各零部件与基准面的相对尺寸为主，而把螺栓上紧扭矩作为参考值。
如果安装到位的话，其相对尺寸和扭矩应该是大致对应的。
（４）螺纹锁紧环换热器的检修，关键在于管、壳程垫片的安装。
每圈螺栓必须对称上紧，并且按上紧扭矩的５０％、８０％、１００％上紧，以确保垫片受力均匀。
（５）在设备运行中，发现壳程密封泄漏时，一般将内圈压紧螺栓的上紧力按比内法兰螺栓的压紧力大１０％、２０％、…的比例递增，直到消除内漏为止。
但要注意，该压紧力递增的幅度不应过大，以免压紧力过大将垫片压至与槽一样高。
【致谢】本文在写作过程中得到了炼油三部朱江高级工程师的指导，在此表示感谢！（上接第４１页）长，排烟温度逐渐增加，到２００４年排烟温度已增长为１９５℃，热效率与开工初期相比降低了ｌ％以上，这与该炉在设计时没有吹灰系统有关。
因此，建议该炉在今后运行中增设吹灰系统。
尽管如此，该转化炉与其他转化炉相比，氧含量低３％左右，热效率高２％左右，这与设计时取消了下尾管直接相关。
６运行中的问题及其处理６．１转化炉余热锅炉蒸发段手孔外漏转化炉余热锅炉蒸发段手孔设计为内紧式密封。
螺纹锁紧环换热器检修存在问题及对策9
螺纹锁紧环换热器检修存在的问题及对策摘要：石化炼油厂有套加氢装置使用了由国外设计、制造的H—H型螺纹锁紧环换热器，由于设计不合理，在停车对换热器进行拆装时，出现了外圈螺栓粘结，螺纹锁紧螺纹损坏，内法兰螺栓拆卸困难以及密封泄漏等一系列的问题。
通过采取改变螺栓结构，改进拆装程序与方法等措施，完成对换热器的检修，也方便换热器以后的拆装检查。
关键词：螺纹锁紧环高压换热器拆卸问题改进1 前言加氢裂化装置和渣油加氢脱硫装置的高压换热器均为螺纹锁紧环式换热器，这种结构型式的换热器最初是由美国雪弗龙公司开发设计的。
其管箱用大型螺纹环承担全部压力，省掉了传统换热器两个大型法兰和相应的一套重型螺栓、螺母，因此其体积小、结构紧凑；另外从密封角度上讲，压紧垫片的螺栓只承受垫片压紧力，与换热器内压力几乎无关，且运行过程中出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面的螺栓即可达到密封要求，因此其结构是合理的，密封有保证，操作安全可靠。
但螺纹锁紧环式换热器的结构比较复杂，内构件多，装配复杂，拆装需要借助专用工装。
加氢裂化装置和渣油加氢脱硫装置的高压换热器的结构基本相同，但也存在差异之处，本文介绍了高压换热器的结构特点，并就两套装置的换热器在检修过程存在问题进行阐述，并提出处理办法。
2 换热器的操作条件两套装置的换热器的操作条件见表1、2。
表1 加氢裂化高压换热器操作条件表2 渣油加氢高压换热器操作条件I-E101II-E101反应流出物反应进料17.4 20.5 454 427I-E102AII-E102A混合进料热高分气20.6 17.2 400 427I-E102BII-E102B混合进料热高分气20.4 17.1 360 401I-E103II-E103混合氢热高分气20.6 17.2 280 3203 换热器的结构简介以渣油加氢装置的高压换热器为例，以下简单介绍高压换热器的结构形式。
3.1 管箱结构管箱的结构详见图1。
图1 管箱结构图3-管箱4-管板5-壳侧垫片7-分程隔板套圈9-内法兰10-内法兰螺栓11-三合环12-内套筒13-垫片压板14-管箱垫片15-管箱盖16-压环17-内圈螺栓18-固定环19-螺纹锁紧环20-外圈螺栓 21-换热管子22-检漏口3.2 管箱结构的特点⑴、管程压力的传递过程：管程内的压力所产生的轴向力，由管箱盖（15）通过螺纹锁紧环（19）的外螺纹和管箱（3）的内螺纹啮合，传递给管箱体。
高压临氢Ω环换热器检修技术
高压临氢Ω环换热器检修技术贾小斌【摘要】A petrochemical company Ω type ring in the high pressure heat exchanger in the process of using hydrogen leak,analysis discussed Ω ring sealing gasket sealing principle and the causes of leakage,and the repairing concrete construction schemes are put forward The results show that the heat exchanger leakage are mainly concentrated in Ω inside weld and fillet weld with the tube plate and flange;Backing welding withTGF316L,solid core wire (ER316L) covering;Ω type ring and the flange together again after welding,ensure the bolt tightening force.%某石化公司Ω环高压临氢换热器在使用过程中发生泄漏,分析讨论了Ω环密封垫圈的密封原理以及泄漏原因,并提出了具体的修复施工方案.结果表明,换热器泄漏主要集中在Ω环环焊缝和其与管板和法兰的角焊缝处;焊接采用TGF316L打底,实芯焊丝(ER316L)盖面;Ω环与法兰紧密贴合后再焊接,保证设备螺栓上紧力.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】5页(P69-73)【关键词】Ω环;换热器;高压临氢;TGF316L【作者】贾小斌【作者单位】兰州兰石重型装备股份有限公司,甘肃兰州 730314【正文语种】中文【中图分类】TH49;TQ051.5换热器是石化装置中的重要设备，介质多为易燃易爆的含氢介质，操作温度和操作压力均较高，临氢、不得有任何泄漏。
换热器检修方案
换热器检修方案
1、拆检后发现分程箱明显低于分合环槽下端面，平均低14mm，导致分合环内部螺栓不够长，故上次检修时在分合环底部加了6mm垫片。
2、拆检后发现分合环安装翘曲变形，主要原因是分合环与分程箱顶部间隙过大，内部螺栓头顶变圆导致。
造成的后果是支承环突出密封盘端面过多，支承环在合环上压不平受力不均。
3、拆检后发现分合螺栓全部咬死，形成原因是螺栓丝杠部位短，安装变形倾斜，螺栓光杆部位进入分合环丝扣内造成的。
4、螺纹锁紧环外推螺栓力矩过大，超温咬死6条。
5、密封盘超温变形，密封盘拉伸变形量过大，密封盘拉伸变形，密封盘超温，密封盘变形量较小。
采用Ω环密封的高压加氢热交换器检修工艺
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式有金 属环 垫 （ｋ １ 角垫 、 圆垫 ） 椭 密封 、 螺纹 锁紧环 密 封、 隔膜密封 （ 板式密 封） Ｑ 环密封 等 。 盖 及
范围（ 直径 、 力 、 度 ） 、 卸 检 修 方 便 以 及 密 压 温 广 拆 封 可靠 等 特点 ， 特别 适 合 在 石 化 企 业 的加 氢 装 置 、 重 整装 置 以及 化 肥装 置 中推 广 使用 。采 用 Ｑ环 密 封 结构 可 降低 设 备 检 修 强 度 ， 高设 备 的 可 靠 性 ， 提 节 省设 备 的 一 次 性 投 资 ， 有 较 高 的 经 济 效 益 和 具
３ １或２ ２ Ｃ 一Ｍｏ ４ ２ ． ５ ｒ１ ＋３ ７同时 ， 热 交 换 器 的密 封 该
要求很 严 ， 石化 行业 中设计难 度 高 、 是 制造 难度大 的 换热设 备 。高压 热交换 器密封设 计 主要考 虑 防止 高 温高压 有腐蚀 流体 的 内泄 和外 漏 、 卸 装 配容 易 且 拆 经济合 理Ｉ 。 目前 常用 的加氢热 交换器 密封 结构 形 １ ］
高压换热器Ω密封环腐蚀泄漏案例分析及改进措施
㊀２０２０年㊀第３期Ｐｉｐｅｌｉｎｅ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ２０２０㊀Ｎｏ ３㊀收稿日期：２０１９－１１－２４高压换热器Ω密封环腐蚀泄漏案例分析及改进措施马文礼，唐鸿雁，李立峰，姜文波，马春生（中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依㊀８３４００３）㊀㊀摘要：某加氢装置反应产物与原料油换热器Ｅ３０４／ＡＢ采用的是Ω环式的密封结构，该高压换热器管程密封部位多次发生腐蚀泄漏㊂针对该加氢装置换热器腐蚀泄漏的原因进行了分析，根据换热器密封结构㊁设备材质㊁操作介质成分㊁温度㊁压力等影响因素采取了相应的改进措施，有效地解决了该换热器腐蚀泄漏的问题㊂关键词：加氢装置；腐蚀泄漏；原因分析；改进措施中图分类号：ＴＥ９６５㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００４－９６１４（２０２０）０３－００５３－０３ＣａｓｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｓｏｆΩＳｅａｌＲｉｎｇＣｏｒｒｏｓｉｏｎＬｅａｋａｇｅｉｎＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅｒＭＡＷｅｎ⁃ｌｉ，ＴＡＮＧＨｏｎｇ⁃ｙａｎ，ＬＩＬｉ⁃ｆｅｎｇ，ＪＩＡＮＧＷｅｎ⁃ｂｏ，ＭＡＣｈｕｎ⁃ｓｈｅｎｇ（ＣＮＰＣＫａｒａｍａｙＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋａｒａｍａｙ８３４００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔａｎｄｆｅｅｄｏｉｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒＥ３０４／ＡＢｏｆａｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｄｏｐｔｓｔｈｅｓｅａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆΩｒｉｎｇｔｙｐｅ．Ｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｐａｒｔｏｆｔｈｅｔｕｂｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｈａｓｓｕｆｆｅｒｅｄｆｒｏｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｌｅａｋａｇｅｆｏｒｍａｎｙｔｉｍｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｌｅａｋａｇｅｏｆｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｎｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｕｎｉｔ，ｔｈｅｃｏｒ⁃ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓｗｅｒｅｔａｋｅｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｅａｔｅｘ⁃ｃｈａｎｇｅｒ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｅｄｉｕｍｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｌｅａｋａｇｅｏｆｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｓｏｌｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｕｎｉｔ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｌｅａｋａｇｅ；ｃａｕｓｅａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ０㊀引言某加氢装置高压换热器Ｅ３０４／ＡＢ（以下简称Ｅ３０４／ＡＢ）主要用于反应产物与原料油换热，其密封结构为Ω环密封，管程材质为：基层１５ＣｒＭｏ㊁堆焊层３ｍｍ的０Ｃｒ２３Ｎｉ２３＋３ｍｍ的０Ｃｒ１８Ｎｉ１１Ｎｂ㊁管程内件和Ω密封环为０Ｃｒ１８Ｎｉ１０Ｔｉ，与介质所接触的管程设备材质都为奥氏体不锈钢，管程操作压力为７．５ＭＰａ㊂该换热器多次发生泄漏，严重影响了装置的安全平稳运行［１］㊂１㊀换热器泄漏的典型案例高压换热器具体参数如表１所示㊂表１㊀换热器具体参数ħ工艺编号管程温度壳程温度Ｅ３０４Ａ２３５ １８０９０ １４０Ｅ３０４Ｂ１８０ １３０４０ ９０㊀㊀２０１８年７月检查发现Ｅ３０４Ｂ换热器管箱附近有油气味，检测后为换热器端盖内圈螺纹顶丝处有油气泄漏（换热器端盖内圈螺纹顶丝共３７颗，在距离顶丝３ｃｍ处均有可燃气报警），换热器管箱内隔膜腐蚀穿孔导致油气从端盖内圈螺纹顶丝处泄漏㊂同时检查发现Ｅ３０４Ａ换热器Ω密封圈出现砂眼及裂纹，并且多次发生泄漏的均为高压换热器管程Ω密封环，换热器管程的介质为加氢反应器反应流出物，除去主要成分精制汽油㊁轻烃类和循环氢气，导致腐蚀发生的介质有：硫化氢（５０００ ７０００ｍｇ／ｇ）㊁氨氮（２０００ ３０００ｍｇ／ｇ）㊁硫酸根（４０ ６０ｍｇ／ｇ）㊁亚铁离子（０．３ ０．６ｍｇ／ｇ）㊁少量反应生成水，检测ｐＨ值为５ ７㊂２０１８年８月大检修返厂拆解后，发现Ｅ３０４Ａ内部结焦严重，管板坑蚀较多，换热器内部壳程结焦堵塞较严重，图１表示Ｅ３０４Ａ换热器内部结焦与管板坑蚀情况㊂使用普通高压清洗枪清洗干净，换热器管板（靠近管头侧）表面ＰＴ检测发现其表面存在大量裂纹，裂纹深度０．５ ４ｍｍ㊂Ｅ３０４Ｂ拆检后发现换热器内部结焦物较少，管板表面ＰＴ检测较完整，但是其端㊀㊀㊀㊀㊀５４㊀ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｙ ２０２０㊀盖薄膜处有压痕情况，图２所示为Ｅ３０４Ｂ换热器管板及端盖薄膜情况㊂根据现场泄漏情况，检查换热器管箱内端盖薄膜腐蚀穿孔情况，没有发现异常情况，油气从端盖内圈螺纹顶丝处泄漏原因为端盖薄膜安装㊂换热器水压试验发现若干管束腐蚀开裂泄漏㊂（ａ）Ｅ３０４Ａ壳程结焦（ｂ）Ｅ３０４Ａ管板腐蚀图１㊀Ｅ３０４Ａ换热器内部结焦与管板坑蚀情况㊀（ａ）Ｅ３０４Ｂ管束腐蚀情况（ｂ）Ｅ３０４Ｂ端盖薄膜图２㊀Ｅ３０４Ｂ换热器管板及端盖薄膜情况２㊀换热器腐蚀的原因分析２．１㊀Ω密封环材质与结构分析对于Ｅ３０４／ＡＢ，管板两侧介质压力相近，管壳程均采用Ω环密封结构，图３为高压换热器Ω密封环结构简图㊂Ω密封环内部存在空腔，空腔内介质不流动，反应产物自Ω密封环拼接缝进入空腔后在内部沉积，介质在空腔内沉积，沉积物在重力和密度差的作用下分层，下部为较高硫化氢浓度的反应生成水，上层为经过加氢反应的汽油㊂硫化氢在下层水溶液中凝缩，水溶液ｐＨ降低至５以下，为硫化氢应力腐蚀提供腐蚀环境；另外，Ω密封环材质为奥氏体不锈钢０Ｃｒ１８Ｎｉ１０Ｔｉ，在硫化氢腐蚀环境中存在应力腐蚀（ＳＣＣ）敏感性［２］㊂（ａ）Ω密封环结构图（ｂ）Ω密封环放大图图３㊀高压换热器Ω密封环结构简图此外，从拆检部位来看，管头部位腐蚀是由于管头焊接接头存在焊接缺陷，换热器在高温高压的环境下经过长期的运行，缺陷会逐渐扩散㊁增大，进而造成管头部位的腐蚀（由于物料进口温度高，故物料进口处管头腐蚀严重）㊂管板表面裂纹则由于胀接力不够，换热管与管板胀接部位间隙不符合设计要求，间隙部位会积存壳程介质，换热器在高温高压的环境下经过长期的运行，换热管的拉力㊁机械胀接应力及壳程介质的冲击力会造成该部位应力腐蚀，从而出现了裂纹；若管板锻件本身存在缺陷，换热器在高温高压的环境下经过长期的运行，缺陷会逐渐扩散㊁增大，进而管板出现了裂纹［３］㊂２．２㊀工艺原因分析某加氢装置于２０１２年由柴油加氢改为焦化汽油加氢，焦化汽油加氢反应剧烈，反应放出热量较高㊂装置开工期间，氢气循环升温后反应器床层温度２００ħ，Ｅ３０４／ＡＢ管程温度在１６０ １８０ħ㊂进油后焦化汽油原料（２００ħ）进入反应器，焦化汽油加氢反应剧烈，反应放出热量较高，反应器床层温升达到１５０ħ左右，反应器出口温度达到３５０ħ左右，各高压换热器管程温度在１５ｍｉｎ内快速上升１００ħ左右，升温速度过快，设备温度上升不均，设备内部传出金属膨胀的声音，管程Ω密封环也因换热器温升速度过快产生较大温差应力，温差应力促进硫化氢应力腐蚀开裂㊂在氨盐生成前工艺注水量过小也是导致腐蚀开裂的原因㊂管程介质中的硫化物㊁氨氮在７．０ＭＰａ㊁１２０ ２００ħ条件下生成铵盐，铵盐极易溶于水，溶液显酸性㊂２０１５年检修前注水量为２．０ｔ／ｈ，在工艺流程中高压分离器中分离的含硫污水中，ＮＨ４ＨＳ浓度高达６％左右㊂３㊀改进措施３．１㊀设备改进针对Ω密封环空腔内凝缩腐蚀介质的问题，将管箱Ω密封环外部环体割除，Ω密封环拼接焊缝打磨光㊀㊀㊀㊀㊀第３期马文礼等：高压换热器Ω密封环腐蚀泄漏案例分析及改进措施５５㊀㊀滑，渗透检测拼接缝处无腐蚀裂纹后，对Ω密封环拼接缝进行密封焊，图４为换热器Ω密封环维修前后对比示意图㊂密封环焊缝焊接部位进行焊前３００ħ消氢处理，焊后进行现场热处理降低焊缝硬度，防止密封焊焊缝开裂［４］㊂Ω密封环环体割除后，消除腐蚀环境㊂（ａ）Ω密封环维修前（ｂ）Ω密封环维修后图４㊀换热器Ω密封环维修前后对比示意图订购新的密封环，新的密封环材质升级为３１６Ｌ，重新委托设计院将密封环的形式设计为不带腔体的唇式密封结构，消除腐蚀介质浓缩空间㊂３．２㊀工艺改进３．２．１㊀降低开工阶段温度上升速率针对焦化汽油反应器床层温升高的问题，开工油是由直馏汽油和焦化汽油按比例掺炼组成，降低开工油原料活性，开工过程中床层温升，减小反应温升对高压换热系统的热量冲击㊂装置建立油相大循环，反应系统温度稳定后，逐渐调整直流汽油和焦化汽油的配比，在床层温升可控情况下，将装置逐渐调整为全焦化汽油原料运行㊂３．２．２㊀增加注水量，降低铵盐浓度增大Ｅ３０４／ＡＢ管程入口注水量（４ｔ／ｈ以上），充分溶解介质中的铵盐，降低介质中氯离子的浓度并提高介质的ｐＨ值，减弱奥氏体不锈钢在氯离子环境下的应力腐蚀速率㊂在工艺流程中，高压分离器中分离的含硫污水中，ＮＨ４ＨＳ浓度降为２．５％㊂３．２．３㊀停工惰性气体保护及化学清洗在装置停工后，对装置反应系统进行充氮，使Ｅ３０４／ＡＢ换热器和其他设备处于氮气环境，防止腐蚀的发生㊂当设备检修或需要暴露在大气环境下，必须对换热器进行整体清洗，清除设备表面含有连多硫酸的介质，防止发生再次腐蚀㊂３．２．４㊀注剂降低焦化汽油原料壳程结焦为降低焦化汽油原料中二烯烃在换热器中的结焦概率，需要控制反应产物在Ｅ３０２出口温度不大于２６０ħ，同时增加原料阻垢剂的注入，防止聚合发生，从而避免或减少生焦，本装置已于２０１８年３月开工期间进行加注，阻垢剂加入部位在原料缓冲罐出口进高压原料泵前，以达到延缓高压换热器Ｅ３０４／ＡＢ（反应产物／原料油）壳程内二烯烃聚合结焦的目的㊂４㊀结束语换热器的安全稳定运行关系到产品生产效率及装置生产安全［５］㊂本文对某加氢装置高压换热器腐蚀泄漏进行了分析，并制订相应的改进措施，最终解决了换热器频繁泄漏的问题，节约了维修成本，延长了换热器的有效运行时间，为国内相关石化设备人员处理Ω环密封结构换热器泄漏问题提供借鉴㊂参考文献：［１］㊀郭建伟．汽油加氢装置换热器泄漏和防腐措施［Ｊ］．石油化工腐蚀与防护，２０１４（２）：３３－３５．［２］㊀马红杰．０Ｃｒ１８Ｎｉ１０Ｔｉ不锈钢换热器管束腐蚀开裂分析［Ｊ］．石油化工设备技术，２０１９（５）：１０－１３．［３］㊀任大为．化工装置换热器及管线应力腐蚀开裂成因及防治措施［Ｊ］．山西化工，２０１９（１）：１５０－１５２．［４］㊀任大为．Ω环换热器泄漏分析及返修技术［Ｊ］．中国化工装备，２０１９（３）：１８－２０．［５］㊀姬淑生．浅析换热器的腐蚀类型与防治措施［Ｊ］．化学工程与装备，２０１９（８）：２２１－２２２．作者简介：马文礼（１９９２ ），工程师，从事设备技术管理工作㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｍａｗｌｋｓｈ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ。
换热器运行维护中常见问题分析
换热器运行维护中常见问题分析摘要：换热器可以将热流体部分热量传给冷流体，故此在石油化工、动力、食品等等行业中得到广泛应用，特别是石油化工当中，可以作为换热器、冷凝器、蒸发器等，功能较多占有很重要地位。
故此积极地对换热器进行维护对于企业来说拥有积极意义。
本论文针对换热器运行维护中常见的一些问题进行具体的分析，希望对该类工作的经验总结提供些许助力。
关键词：换热器；运行维护；技术问题前言：换热器在我国工业领域应用广泛，其运行维护是企业运行的重要内容之一。
笔者通过自身工作经验以及广泛查阅行业资料，总结其运行维护中常见问题，包括外漏、串液、压降大以及温度不达标。
对这些问题生成的原因进行探讨，对于提升运维水平具有积极意义。
1.换热器外漏原因和解决方法对于列管式换热器经常发生外漏，外漏根据水滴是否连续分为渗漏和泄露。
具体表现是：板片和板片之间的密封处、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片与压紧板内侧出现滴水。
导致外漏的因素主要有：第一，热应力大。
以列式换热器为例，因为热流体和冷流体存在较大的温度差异，使得管壁和壳体也产生温差，结果导致管子和壳体发生不同程度膨胀，如果它们间温差太大会导致管子变形，管子松动，甚至于换热器也会因此而毁坏。
热应力大导致的渗漏和泄露，主要是平时换热器启停时没有按照规定操作，使得温升率和温降率超过了规定，如此使得管子和管板产生不同热应力，最终二者焊缝出现损坏，从而端口产生渗漏和泄露。
在散热过程中，管子比较薄而管板比较厚，二者散热性能不同而导致它们之间的焊缝或者胀接发生了损坏。
正因为这个原因，温升率允许为2℃/min-5℃/min，而温降率则允许为1.7℃/min-2℃/min。
也就是降温速度要更慢，避免热应力大导致的端口渗漏和泄露。
第二，管板变形。
管板变形的因素主要是产品加工过程中管板存在瑕疵，并不符合产品标准。
管板变形自然而然影响到管子状态，会导致管子端口出现渗漏或者泄露。
比如产品管板厚度不足，而其要面对水侧和汽侧双重影响。
换热器运行故障分析与解决方案
换热器运行故障分析与解决方案引言概述：换热器是工业生产中常用的设备，用于传递热量。
然而，由于长时间的运行和各种因素的影响，换热器可能会出现故障。
本文将详细分析换热器运行故障的原因，并提出解决方案，以帮助读者更好地理解和解决换热器故障问题。
一、换热器管道堵塞1.1 流体中的沉淀物堵塞由于流体中存在固体颗粒或溶解的物质，长时间运行后，这些物质可能会在管道内部沉积，导致管道堵塞。
这会导致换热器的热量传递效率下降，甚至完全失效。
解决方案：定期清洗管道，使用适当的清洗剂和工具，清除管道内的沉积物。
同时，定期检查流体成分，控制流体中固体颗粒或溶解物质的浓度。
1.2 高温氧化产物堵塞在高温环境下，换热器管道内的流体可能会发生氧化反应，产生氧化产物，如铁锈等。
这些氧化产物会附着在管道内壁，逐渐形成堵塞。
解决方案：定期检查管道内壁，清除氧化产物。
可以使用钢丝刷等工具进行清洁，或者使用化学清洗剂进行清洗，以保持管道畅通。
1.3 软管老化变形换热器中的软管长时间运行后，可能会发生老化变形，导致软管内部通道变窄，甚至断裂。
这会导致流体流动不畅，影响换热效果。
解决方案：定期检查软管的状态，如发现老化、变形或破损，及时更换。
选择高质量的软管材料，并注意软管的使用寿命，定期更换以保证正常运行。
二、换热器泄漏2.1 管道连接处泄漏换热器管道连接处可能会出现泄漏，导致热量传递效率下降，甚至造成设备停机。
解决方案：定期检查管道连接处，确保连接紧固。
可以使用密封胶或密封垫片等材料进行修补，以防止泄漏。
2.2 换热器管道破裂由于高温或其他原因，换热器管道可能会出现破裂，造成严重泄漏。
解决方案：定期检查管道的状态，如发现破裂或变形，及时更换。
同时，加强管道的维护和保养，确保其正常运行。
2.3 密封件老化破损换热器的密封件如O型圈、密封垫片等长时间使用后可能会老化破损，导致泄漏。
解决方案：定期检查密封件的状态，如发现老化或破损，及时更换。
Ω 环密封结构在高压换热器中的应用
Ω 环密封结构在高压换热器中的应用郭晓岚, 范熙火亘摘要: 对国内外目前使用的高压换热器的密封结构、制造、检修及经济合理性等方面进行分析比较,优选了Ω环密封结构,并应用于抚顺石化分公司120 万t/ a 催化柴油加氢精制(改质) 装置5 台高压换热器中,保证了密封的可靠性,节省了投资。
关键词: 换热器;密封结构;Ω密封环;应用随着对油品质量要求的提高,加氢精制及改质技术被广泛应用,各炼油厂不断改进或新建加氢装置,该装置的操作介质为高温、高压、易燃、易爆的油气、氢气和少量硫化氢,故对高压换热器的密封要求很严,高压密封结构的设计既要满足密封性能又要便于制造、安装和检修。
高压换热器密封设计主要是防止高温高压有腐蚀流体的内泄和外漏,拆卸装配容易,经济合理。
其密封结构特点: ①为使垫片达到足够的预紧密封比压和操作密封比压,保证密封性能而不致于将垫片压溃,常采用金属环垫片,垫片和密封面的接触面尽量窄。
②密封面应尽量靠近筒体内壁处,以减小法兰和主螺拴的尺寸,降低密封承压件金属质量。
③若操作介质比较干净,密封元件材料具备防腐性能,应避免采用大法兰结构。
④结构简单。
⑤采用自紧和半自紧式密封。
⑥减少密封空间。
1 常见密封结构分析与比较国内加氢精制裂化装置中的高压换热器多采用卧式U 型管换热器,固定端管板采用可拆卸连接,管束可抽出进行清洗维修。
这种型式的换热器的密封性能好坏在于管、壳程筒体端与管板之间的密封结构选择是否合理。
1. 1 八角金属环垫片密封这种密封结构是将固定端管板夹在壳体法兰和管箱法兰之间,用八角形金属环作为密封垫片,由螺栓紧固力预紧来完成密封。
特点是结构简单,制造、安装和检修容易。
但法兰和螺栓尺寸很大,质量大,造价高,易泄漏,已很少使用。
1. 2 螺纹锁紧环密封螺纹锁紧环密封结构在高温高压换热器的设计中应用较广,其密封结构见图1。
拧紧外圈螺栓,通过顶柱、固定环和垫片压板压紧垫片,实现管程密封。
拧紧内法兰螺栓,通过分程套筒和管板压紧壳程垫片,实现壳程密封。