在許多關鍵過程中使用熱交換器來保護其他有價值的制造設備，優化能源消耗并降低相關的運營成本。正確的選擇，安裝和維護熱交換器可以幫助提高流體系統的可靠性和效率。 熱交換器維護人員說，當熱交換器失敗時，可能會導致昂貴的停機時間。

兩個常見的熱交換器故障（可以避免）是：機械故障，包括蒸汽或水錘，熱疲勞和冷凍。化學腐蝕是由化學相互作用與循環液相互作用引起的。本文回顧了殼和管熱交換器中可能出現的操作問題，并描述了可以采取的糾正措施來防止此類問題。

機械故障的原因

工業殼和管熱交換器中有七種不同形式的機械故障：

金屬腐蝕。

蒸汽或水錘。

振動。

熱疲勞。

冷凍。

熱膨脹。

流失的冷卻水。

金屬侵蝕

當管道金屬磨損時，殼或管側的流體過度速度會導致破壞性侵蝕。如果已經存在腐蝕，則可以加速腐蝕。腐蝕可能會去除管道的保護膜，從而進一步腐蝕新鮮金屬。

容易腐蝕的區域是U形熱交換器的U形肘部以及所有殼和管熱交換器的管道入口。當輸入熱交換器時，噴嘴的高速流體被分為許多較小的流動時，進入管子的區域會遭受材料損失。當管子的入口區域發生過度速度時，通常會產生馬蹄形腐蝕圖案。

可以采取幾個步驟以更大程度地降低金屬腐蝕的風險。管道和入口噴嘴的較大推薦速度是許多變量的函數，包括管道材料，加工流體和溫度。鋼，不銹鋼和銅 - 尼克合金等材料的管道速度比銅較高。在可行的地方，保持低于這些速度將有助于更大程度地減少金屬腐蝕。

腐蝕問題可能由于濕地氣體（如蒸汽）的影響而發生在管子外。水分沖擊由超大入口噴嘴或通過在入口噴嘴中放置擋板來控制。

The typical shell-side nozzle velocity limit can be established by the following methods to prevent erosion from occurring outside the tube:

Density x velocity 2 = 1500

where the density is in pounds/cubic foot (lbm/ft3) and the speed is the speed of the shell nozzle in feet/second (ft/sec).

蒸汽或水錘

由突然或快速加速或液體減速引起的壓力波動或沖擊波會導致蒸汽或水錘。測得的壓力可波動高達20,000 psi，這足以使熱交換器中的管道破裂或塌陷。

在水或蒸汽加熱應用中，破壞性壓力波動會導致冷卻水流的中斷。然后將停滯的冷卻水加熱在沸點上方，導致蒸汽，水流的回收使蒸汽突然凝結，從而導致破壞性壓力波動或水錘。

為了避免蒸汽或水錘的危險，在向熱交換器施加熱量之前，應始終激活冷卻水流。調節控制閥也比流體流量控制閥更好，該流體控制閥突然打開或關閉并引起水錘。如果在外殼或管中處理可冷凝的液體，則真空斷路器的排氣孔可以幫助防止由于凝結物的積累而損壞蒸汽錘。

安裝合適的大小陷阱并返回管，可防止凝結在外殼中積聚，有助于防止蒸汽錘擊。工廠經理還應確保管道連接到冷凝水接收器或冷凝水返回泵。

振動

在可能的情況下，不應將熱交換器放在設備（例如空氣壓縮機或機械冷卻器）附近，因為這些機器的過多振動可能會導致管道故障。可以看出，由于振動而引起的熱交換器故障的跡象是與擋板接觸時的疲勞應力裂縫或管道腐蝕。

要解決由殼側流引起的振動，需要復雜的設計分析并由熱交換器制造商支持。避免過大的外殼側液速度可防止損傷管中的振動，并防止在擋板上切割支撐點的動作。速度引起的振動還會通過在擋板接觸點或U形彎曲區域硬化管道來導致疲勞失敗，直到發生疲勞裂紋。

熱膨脹和循環

hebei熱交換器維護人員說，與重復的熱周期或膨脹相關的累積應力會導致管失敗。帶有U形試管的管適合熱膨脹和循環，因為管束可以在外殼內膨脹和收縮。當使用筆直的管道固定管板設計時，管道是在兩個管道板之間固定的，無法擴展或收縮。

隨著管子長度的差異增加，這個問題變得更加嚴重。溫度差會導致管子彎曲，從而產生一種應力，直到它超過材料的拉伸強度。然后，管破裂了。裂縫通常在管子周圍徑向延伸，通常會導致破裂。在其他情況下，裂紋發生在管道中途，并沿管道縱向延伸。由流體的熱膨脹引起的故障在蒸汽加熱的交換機中很常見。

為了防止由于熱膨脹和循環而導致的故障，可以在加熱的流體系統中安裝安全閥。還建議提供一些吸收流體膨脹的方法。例如，將儲罐安裝在加熱的流體系統中可以防止安全閥定期排放。 （如果可能的話，應避免定期閥放電，因為這可能導致系統流體損失并在閥門上造成不必要的負擔。）這些設備安裝在熱交換器和任何關閉或控制閥之間。

凍結

在任何溫度下降以下設備中流體的冰點以下的熱交換器中可能發生凍結失敗。凍結的典型原因是：

沒有熱保護。

熱保護控制系統或加熱保護裝置是錯誤的。

該裝置的排水不正確，并在冬季關閉。

抗凍劑的濃度不足。

確保在最佳工作溫度下運行的熱交換器是避免結冰的主要解決方案，同時還可以確保設置較冷的設置并正常工作。此外，在冬季，應引起注意，以確保設備在關閉之前完全排干。

冷卻水損失

壓縮空氣冷卻器和氣體冷卻器應始終提供冷卻液，然后再開始熱氣流動。如果沒有足夠的冷卻液供應，高氣溫會融化或扭曲管道。應使用溫度驅動的調節控制閥來調節冷卻液流量。

腐蝕如何引起熱交換器衰竭

由化學腐蝕引起的故障是由熱交換器材料與通過熱交換器循環的流體之間的復雜化學相互作用以及許多其他系統控制引起的。化學誘導的腐蝕失敗的常見類型包括：

一般腐蝕。

色素沉著。

應力腐蝕。

去辛克化。

電腐蝕。

Crift腐蝕。

冷凝水凹槽。

全面的腐蝕

這種腐蝕的特征是管，管板或殼的相對均勻的腐蝕。可能沒有證據表明發生了腐蝕。

相當穩定的攻擊條件可以產生這種攻擊。低pH（小于7）加二氧化碳或氧氣會腐蝕銅。由于銅管內部的二氧化碳侵蝕，藍色或藍綠色可能出現在管子上。各種化學物質（例如酸）??也可以產生這種類型的金屬損失。

選擇一種對環境充分耐腐蝕的材料，使用適當的處理化學物質可以最大化熱交換器的使用壽命。

管道腐蝕

亞鐵金屬和非有產金屬經常經常經歷局部斑點。它是由坑內外氧氣濃度的差異所建立的電化學潛力引起的。通常，這稱為集中池。缺氧坑用作陽極，未受保護的金屬表面用作陰極。可能會發生少量的凹坑；但是，任何凹坑都可能導致熱交換器衰竭。

在沒有流量且環境適合濃度池積累的情況下，可能會發生管道蝕刻。劃痕，污垢或尺度沉積，表面缺陷，保護性尺度層的破裂，金屬表面膜的破裂和物質粒子邊界條件將進一步增強點蝕的靈敏度。

有助于防止斑點，請確保正確選擇建筑材料。正確清潔熱交換器并準備關閉。

應力腐蝕

板熱交換器修復人員說，這種腐蝕形式將侵蝕壓力區域中的材料粒子邊界。熱交管通常具有可避免和不可避免的殘余應力。這些應力是在制造過程中拉伸或形成管，形成U形彎曲或將管膨脹到管板中的結果。這種腐蝕的失敗是沿應力線和材料谷物邊界的細裂紋的一種形式。

氯離子會在不銹鋼管道上引起應力腐蝕，而氨可能會導致應力腐蝕和銅管或銅合金管上的裂解。

將管壁溫度保持在115°F以下（45°C）以下，可防止氯離子濃度的施用中的應力腐蝕和開裂問題，高達50 ppm。 （但是請記住，必須根據Z高度而不是平均流體溫度來計算管壁的溫度。它們用于氨濃度較低的情況。

去辛克化

脫落形成一個多孔表面，其中鋅被化學去除。當銅鋅合金（銅含量小于85％）與停滯的溶液或具有高氧氣和二氧化碳含量的水的水接觸時，就會發生脫落。隨著溫度升高或pH下降到7以下，效果往往會加速。

使用具有較低鋅含量的黃銅或含有錫或砷的黃銅來抑制化學作用，可以防止脫月。也可以通過控制環境引起問題，即避免與氧氣和二氧化碳含量高的停滯溶液或水接觸，從而避免這種情況。

電腐蝕

當在存在電解質（例如酸性水）的情況下組合不同類型的金屬時，就會發生電化學腐蝕。通常，它在較少的貴金屬上產生較高的反應速率，從而使其迅速腐蝕。合并金屬不太可能產生電腐蝕。

Crift腐蝕

這種類型的腐蝕發生在隱藏區域和隱藏區域或擋板和管子之間，或者在寬松的尺度或灰塵下發生。形成局部細胞，并產生的腐蝕表現為與局部凹坑的金屬損失。這通常給人以侵蝕正在發生的印象。對于相對停滯的條件，必須存在裂紋腐蝕。 CRIP腐蝕通常可以通過確保速度足以防止停滯或固體積聚來控制。

冷凝水溝槽

凝結式溝槽發生在蒸汽水熱交換管外，尤其是在U形彎曲區域。當冷凝物從孔中的管道中排出時，可以通過切割管道中的不規則凹槽或通道來識別它。由于干區和濕區之間的電勢差，通常在濕區中形成腐蝕單元。冷凝物必須很難被溝槽，當冷凝水從管道上排出時，它將磨損保護性氧化物膜。

通常可以通過控制冷凝水的pH和溶解氣體并清潔管子束的外表面以去除阻礙均勻潤濕的油來減少冷凝物的凹槽。