다관식 열교환기에서 누출이 발생하는 원인은 무엇입니까?

표면형 복열기 열교환기의 물 측 압력은 증기 측 압력보다 큽니다. 배관 시스템이 누출되면 공급수가 쉘로 유입되어 증기 측이 물로 가득 차게 됩니다. 증기 추출 파이프를 따라 물이 다시 증기 터빈으로 쏟아져 증기 터빈 실린더의 변형, 차동 팽창의 변화, 장치의 진동, 심지어 블레이드 파손 및 기타 사고를 유발할 수 있습니다.

열교환기의 누수로 인한 이러한 사고는 전체 장비의 정지를 초래했으며 증기 터빈의 물 유입은 공장에서 여러 번 발생했습니다. 따라서 열교환기 누수 원인을 분석하고 최대한 누수를 줄이기 위한 대책을 찾는 것이 매우 중요합니다.

누수 원인 분석

튜브 열교환기의 내부 배관 시스템의 누설은 주로 튜브 자체의 누설과 포트의 누설로 나뉩니다.

1 튜브 포트 누출의 원인

1.1 과도한 열응력

다관식 열교환기가 작동 중일 때, 찬 유체와 뜨거운 유체의 온도 차이로 인해 쉘과 관 벽의 온도가 서로 다릅니다. 이 차이로 인해 쉘과 튜브의 열팽창이 달라집니다. 둘 사이의 온도차가 크면 튜브가 꼬이거나 꽃판에서 튜브가 느슨해지거나 전체 열교환기가 파손될 수 있습니다. 이와 관련하여 구조적으로 열팽창의 영향을 고려하고 다양한 보상 방법을 채택할 필요가 있다.

열교환기의 시동 및 정지 과정에서 온도 상승률 및 온도 하강률이 규정을 초과하여 고압 튜브 및 튜브 시트에 더 큰 열 응력이 가해지고 열 교환기를 연결하는 용접 또는 확장 조인트 튜브 및 튜브 시트가 손상되었습니다. 원인 포트 누출: 피크 조절 중에 부하가 너무 빨리 변하거나 메인 엔진 또는 열교환기가 고장나서 열교환기가 갑자기 중단되는 경우, 증기측이 너무 빨리 증기 공급을 중단하거나 증기측이 증기 공급을 중단한 후, 튜브 벽이 얇고 빠르게 수축하고 튜브 시트가 두껍고 천천히 수축하기 때문에 종종 튜브와 튜브 시트 사이의 용접 또는 확장 조인트가 손상되기 때문에 물 쪽이 계속해서 물 공급에 들어갑니다. 이것이 허용온도하강률이 1.7도/min-2.0도/min에 불과하여 허용온도상승률 2도/min-5도/보다 엄격한 이유입니다. 최소

1.2 튜브 시트 변형

주로 튜브 시트의 가공 변형과 가공 중에 발생하는 변형입니다. 튜브는 튜브 시트에 연결되어 있으며 튜브 시트의 변형으로 인해 튜브 포트에서 누출이 발생합니다.

하이 튜브 플레이트의 물 측은 고압 및 저온을 갖는 반면 증기 측은 저압 및 고온을 가지며 특히 내장된 소수성 냉각 섹션이 있는 경우 온도 차이가 더욱 커집니다.

튜브 시트의 두께가 충분하지 않으면 튜브 시트에 특정 변형이 발생합니다. 튜브 시트의 중심은 압력이 낮고 온도가 높은 증기 쪽으로 부풀어 오를 것입니다. 물 쪽에서 튜브 시트는 중앙에 가라앉습니다.

메인 엔진의 부하가 변하면 증기 첨가측의 압력과 온도도 그에 따라 변합니다. 특히 피크 쉐이빙 범위가 크거나 피크 쉐이빙 속도가 너무 빠르거나 부하가 갑자기 변하는 경우 정속 급수 펌프를 사용하는 조건에서 물 측 압력도 크게 변하고 정격 압력을 초과할 수도 있습니다. 높은 급수: 이러한 변화 튜브 시트의 뒤틀림은 튜브 끝에서 누출이 발생하거나 튜브 시트가 영구적으로 변형될 수 있습니다.

하이퓨얼탱크의 인렛 밸브가 내부적으로 누수되면 메인엔진 작동중 하이파워탱크가 정지된 후 하이퓨얼탱크의 물측이 가열되어 압력이 일정한 부피로 증가하게 됩니다. 물쪽에 안전 밸브가 없거나 안전 밸브가 고장 나면 압력이 매우 높아질 수 있으며 튜브 시트도 변형됩니다.

1.3 부적절한 연결 프로세스

일반적으로 원추형 플러그는 플러그 파이프를 용접하는 데 일반적으로 사용됩니다. 테이퍼형 플러그에 삽입할 때 힘은 적당해야 합니다. 망치질 힘이 너무 크면 튜브 구멍이 변형되어 인접한 튜브와 튜브 시트 사이의 연결에 영향을 미쳐 손상을 일으키고 새로운 누출이 발생합니다. 용접 과정에서 예열, 용접 솔기 위치 및 크기가 적합하지 않으면 인접한 튜브와 튜브 시트 사이의 연결이 손상될 수 있습니다. 확장 튜브 막힘, 폭발 막힘 등과 같은 다른 막힘 방법을 사용하면 프로세스가 부적절하면 노즐 근처에서 누출이 발생합니다. 따라서 엄격한 연결 프로세스를 따라야 합니다.

2 파이프 자체의 누수 원인

2.1 세굴 및 침식

한 가지 이유는 증기의 유속이 빠르고 증기 흐름에 큰 물방울이 포함되어 있을 때 파이프의 외벽이 증기와 물의 2상 흐름에 의해 세척되어 얇아지고 압력을 받아 천공되거나 파열되기 때문입니다. 물 공급의. 열 교환기 내부의 증기-물 2상 흐름의 주된 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 과열 증기 냉각 섹션의 과열 증기와 그 배출구가 설계 요구 사항을 충족하지 않습니다. 둘째, 열 교환기의 배수 수위가 너무 낮게 유지되거나 수위가 없거나 소수성 온도가 설계 값보다 훨씬 높거나 소수성 유동 저항이 크거나 추출 압력이 갑자기 떨어지고 다른 요인으로 인해 소수성이 발생합니다. 플래시가 증발하고 소수성이 다음 단계 열교환기에 들어갈 때 증기가 발생하여 열교환기 튜브를 세척하고 손상을 일으킬 수 있습니다. 3. 고압관의 배관이 파손되어 누수될 경우 고압의 급수가 누수부에서 빠른 속도로 빠져나와 인접한 배관이나 칸막이를 씻어내게 됩니다. 또 다른 원인은 증기나 소수성으로 인한 직접적인 영향입니다. 충격방지판의 불합리한 재질과 고정방식으로 인해 작동 중에 파손되거나 떨어지며 긁힘 방지 보호 효과를 잃습니다. 내세굴 판의 면적이 충분히 크지 않고, 물방울이 고속 기류와 함께 이동하여 내세굴 판 외부의 튜브 다발에 부딪힙니다. 쉘과 튜브 번들 사이의 거리가 너무 작아 입구의 증기 흐름 속도가 매우 빠릅니다.

응력 부식 균열은 인장 응력과 특정 부식성 매체의 결합 작용으로 인해 발생하는 금속 또는 합금의 균열을 말합니다. 대부분의 표면이 손상되지 않고 미세한 균열의 일부만이 금속 또는 합금에 침투하는 것을 특징으로 합니다. 일반적으로 사용되는 설계 응력 범위 내에서 응력 부식 균열이 발생할 수 있으므로 그 결과는 심각합니다. 응력 부식 균열을 일으키는 중요한 요인은 온도, 용액 조성, 금속 또는 합금 조성, 응력 및 금속 구조입니다.

2.2 튜브 진동

급수 온도가 너무 낮거나 장치에 과부하가 걸렸을 때 열교환기 튜브 사이의 증기 흐름과 속도가 설계 값을 초과하면 일정한 탄성을 가진 튜브 번들이 유체 교란력의 작용으로 진동합니다. 쉘 쪽. 관다발의 주파수가 관다발의 고유 진동수 또는 그 배수와 일치할 때 여기력이 발생하면 관다발이 공명하고 진폭이 크게 증가하여 관다발과 관다발 사이의 연결에 반복적인 힘이 가해집니다. 튜브 번들에 손상을 일으키는 튜브 시트. 튜브 번들 진동 손상의 메커니즘은 일반적으로 다음과 같습니다.

① 진동으로 인해 파이프 또는 파이프와 튜브 시트 사이의 접합부의 응력이 재료의 피로 내구성 한계를 초과하여 파이프가 피로로 인해 파손됩니다.

②진동관이 클랩보드를 지지하는 튜브 구멍에서 클랩보드의 금속에 문질러서 튜브 벽이 더 얇아지고 결국 파열됩니다.

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

2.3 관의 급수 입구 끝단부 부식

입구 파이프 끝단의 침식 손상은 탄소강 열교환기에서만 발생합니다. 침식과 부식의 공동 작용으로 인한 손상 과정입니다. 메커니즘은 파이프 벽 금속 표면에 형성된 산화 피막이 높은 난류 급수에 의해 파괴되고 제거되는 것입니다. , 금속 재료는 지속적으로 손실됩니다. 결국 파이프 파손으로 이어집니다. 때로는 손상된 표면이 파이프 끝 용접부 또는 심지어 튜브 시트까지 확장될 수 있습니다. 공급수의 pH 값이 낮을 때(9.6 미만) 산소 함량이 높을 때(7ug/L 초과) 온도는 낮고 (260도 미만) 난기류의 정도가 커서 침식되기 쉽습니다.

2.4 부식

저압 열교환기의 튜브 재질이 구리인 경우 심각한 누출로 인해 저압 구리 튜브를 강제로 교체해야 하는 경우가 많습니다. pH 값이 8.5~8.8일 때 구리의 부식 속도가 가장 낮습니다. 탄소강은 9.5 이상의 pH 값이 필요합니다. 보일러 급수의 pH가 너무 높아 동관이 부식되었습니다. 탄소강관 다발의 부식에 영향을 미치는 주요 요인은 산소함유량과 급수의 pH값 : 급수의 용존산소가 너무 높거나 pH값이 너무 낮을 때 고압관 내벽 부식되기 때문에 급수의 용존산소농도는 7pg/L를 초과하지 않아야 하며, pH값은 9.3~9.6을 유지하였다. 쉘 측에 산소가 존재하면 튜브 번들의 외벽에 산소 부식이 발생합니다. 구리 침전물: 피팅 부식을 일으켜 피트를 형성할 수 있습니다. 온도는 탄소강 표면의 Fe3O4 산화막 형성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 Fe3O4 산화막은 260도 이상일 때 상대적으로 안정하다고 여겨집니다. 이 온도 이하에서 Fe3O4 산화막의 보호 정도는 공급수의 pH 및 기타 환경 요인에 따라 달라집니다. pH 값이 9.6 이상이면 안전합니다.

2.5 열악한 재료 및 솜씨

튜브의 재질이 불량하고 튜브 벽의 두께가 고르지 않고 튜브가 조립되기 전에 결함이 있으며 확장 부분이 과도하게 확장되고 튜브 외부에 인장 손상 자국이 있습니다. 열교환기가 비정상적인 작동 조건에 직면하면 튜브가 많이 손상됩니다.

3. 대책

1 누출 발생 후 처리 조치

누수가 발생하면 급수의 압력이 낮아져 보일러로 보내지는 급수의 양이 줄어듭니다. 따라서 열교환기 배관계통의 누수가 발견되면 즉시 열교환기를 정지시켜 파손된 배관의 수를 줄이고 손상 정도를 줄여야 한다. 장치가 작동하지 않을 때 고압 발전기에 누출이 있는지 확인하고 제거 방법을 찾아야 합니다.

포트 누설의 경우 수리 용접 전에 원래 용접 금속을 긁어내고 열 응력을 제거하기 위해 적절한 열처리를 수행해야 합니다. 파이프 자체의 누설에 대해서는 파이프 번들의 누설 형태와 위치가 먼저 확인하고 적절한 파이프 막힘 프로세스를 선택해야 튜브의 두 포트를 막습니다. 어떤 종류의 막힘 공정을 사용하든 막힌 파이프의 품질을 보장하기 위해 막힌 파이프의 끝을 잘 처리해야 튜브 플레이트와 튜브 구멍이 둥글고 깨끗하고 접촉이 양호합니다. 플러그가 있는 표면. 튜브와 튜브 시트 사이의 연결부에 균열이나 부식이 있는 경우 플러그가 튜브 시트와 밀착되도록 원래 튜브 재료와 끝에 있는 용접 금속을 제거해야 합니다.

2 주의사항

2.1 포트 누수 주의사항

열교환기의 제조에는 충분한 두께의 튜브 시트, 우수한 튜브 구멍 가공, 표면 용접, 튜브 확장 조인트 및 용접 공정이 있어야 합니다. 작동 측면에서 열교환기의 온도 상승률과 온도 하강률은 규정을 초과하지 않아야 하며 물 측에는 과압을 방지하기 위한 안전 밸브가 있어야 하며 유지 관리를 위해 올바른 막힘 프로세스가 있어야 합니다.

2.2 배관자체의 누수방지대책

(1) 침식 방지 대책

쉘 측의 증기 또는 소수성 유량을 제한하고 냉각 섹션에서 플래싱을 방지합니다. 증기 냉각 섹션의 출구에 있는 증기는 충분한 잔여 과열도를 가져야 합니다. 긁힘 방지 판은 단단히 고정되어야 하고 면적이 충분하며 재료가 양호해야 합니다. 쉘 쪽의 수위는 정상으로 유지됩니다. 저수위 또는 무수위에서의 작동은 금지됩니다.

(2) 배관 진동에 대한 예방 조치

증기가 많은 쪽에는 증기 쪽 안전문을 설치하십시오. 쉘 쪽에서 증기 또는 물의 유속을 제한합니다. 튜브 사이의 거리가 충분히 커야 한편으로는 쉘 측면 유속이 감소하고 다른 한편으로는 튜브가 서로 충돌하여 마찰에 의해 손상될 가능성이 줄어듭니다. 튜브 번들의.

(3) 관입수단 침식방지대책

관측 또는 관측 유체의 유속은 대류 열전달 계수 값에 영향을 미칠 뿐만 아니라 먼지의 열 저항에도 영향을 미치므로 총 열전달 계수의 크기에 영향을 미칩니다. 특히 퇴적물 및 퇴적되기 쉬운 기타 입자가 포함된 유체의 경우 유속이 너무 낮고 장비 사용에 심각한 영향을 미치는 파이프라인 막힘을 유발할 수도 있습니다. 그러나 유속을 높이면 압력 손실이 크게 증가합니다. 따라서 적절한 유속을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 급수의 유량을 제한하고 열 교환기 사용을 중단하거나 많은 수의 열 교환기를 차단하면 파이프의 유량이 크게 증가합니다. 이 때 급수의 일부는 바이패스를 통해 보일러로 들어가야 합니다. 또는 장치의 부하를 줄이십시오. 공급수의 산소 함량을 7ug/L로 작게 제어하고 공급수의 pH 값을 9로 제어합니다.2-9.6.

(4) 부식 방지 대책

응력 제거, 응력은 적용된 응력, 잔류 응력, 용접 응력 및 부식 제품에 의해 생성된 응력과 같은 다양한 소스를 가질 수 있습니다. 재료를 선택할 때 전체 장치의 부식 방지 및 증기 결정의 품질 관리에 유리한 구리가 없는 시스템으로 장치를 만드십시오. 완벽한 공기 방출 시스템을 갖추려면 일반적으로 파이프라인 연결에 단계별 직렬 연결을 사용하지 않는 것이 좋습니다. 낮은 압력의 열교환기에 비응축 가스가 축적되는 것을 방지합니다. 공기 방출 시스템의 정상적인 작동을 보장합니다. 시작할 때 물 쪽과 증기 쪽에서 공기를 빼야 하고 물 공급 품질이 검증되어야 합니다. 보관 및 운송 중 부식을 방지하기 위해 공장을 떠날 때 우수한 부식 방지 조치를 취해야 합니다. 탄소강 파이프 열교환기의 경우 일반적으로 증기 측과 물 측 모두에 질소 충전 부식 방지 방법이 사용됩니다. , 증기 또는 질소 충진 부식 방지 조치, 물 쪽의 탈산소수의 pH 값을 적절하게 조정하여 보호 역할을 합니다.

(5) 재질 및 시공 불량으로 인한 배관 누수 예방 조치

파이프 벽은 침식 저항을 개선하기 위해 최소 2.0mm 위에 있어야 합니다. 각 튜브는 조립 전에 결함 감지 및 수압 테스트를 위해 테스트해야 합니다. 튜브 번들은 열처리되어야 하고 시각적 결함이 없어야 합니다. 튜브 플레이트의 튜브 구멍은 특정 거칠기, 공차 및 동심도를 유지해야 하며 튜브 구멍의 모따기 또는 라운딩은 매끄럽고 결함이 없어야 합니다. 결함.

(6) 예방 막힘

예방 차단을 수행하십시오. 공급수의 유량을 줄이고 부식을 줄이기 위해 일부 튜브를 막으면서 튜브 시트에 일정 크기의 바이패스 구멍을 뚫는 것이 좋습니다. 이 방식은 국내외 많은 발전소에 채택되어 열교환기의 수명을 적절하게 연장하고 누수를 줄일 수 있음이 입증되었습니다.

(7) 프로세스 선택

열 교환기에서 어떤 종류의 유체가 튜브 측면을 통해 흐르고 어떤 종류의 유체가 쉘 측면을 통해 흐르는지 선택의 일반적인 원칙으로 다음 사항을 고려할 수 있습니다.

a) 깨끗하지 않거나 분해되기 쉬운 물질과 스케일은 세척하기 쉬운 쪽으로 흘러야 합니다. 직선 튜브 번들의 경우 위에서 언급한 재료는 일반적으로 튜브 내부에 배치해야 하지만 청소를 위해 튜브 번들을 제거할 수 있는 경우 튜브 외부에 배치할 수도 있습니다.

b) 대류 열전달 계수를 증가시키기 위해 유속을 증가시켜야 하는 유체는 튜브 내부의 단면적이 일반적으로 튜브 사이의 단면적보다 작기 때문에 튜브에 들어가야 합니다. 유량을 증가시키기 위해 다중 튜브 패스를 사용합니다.

c) 부식성 물질이 파이프 내부로 들어가야 외피는 일반 물질로 만들 수 있고 파이프, 튜브 시트 및 헤드만 부식 방지 물질로 만들어야 합니다.

d) 고압의 재료가 파이프 내부로 들어가므로 쉘이 고압을 견딜 수 없습니다.

e) 고온 또는 저온 물질은 열 손실을 줄이기 위해 파이프에 배치해야 합니다. 물론 더 나은 방열을 위해 고온 물질도 쉘을 통과할 수 있습니다.

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

g) 점성이 높은 유체는 일반적으로 쉘 측면 공간을 통해 흐릅니다. 왜냐하면 배플이 있는 쉘 측면에서 흐를 때 흐름 채널의 단면과 흐름 방향이 지속적으로 변하기 때문입니다. 이는 낮은 Re 수치(Re보다 큰 100) 서지 흐름을 달성하면 튜브 외부 유체의 대류 열 전달 계수를 개선하는 데 도움이 됩니다.

위의 사항들은 동시에 만족될 수 없으며 때로는 모순되기 때문에 주요 측면을 파악하고 특정 상황에 따라 적절한 결정을 내려야 합니다.