在许多关键过程中都使用换热器来保护其他有价值的制造设备，优化能耗并降低相关的运营成本。正确选择，安装和维护的换热器可以帮助提高流体系统的可靠性和效率。石家庄换热器维修人员表示，当换热器发生故障时，可能导致昂贵的停机时间。

两种常见的换热器故障（可以避免）都是：机械故障，包括蒸汽或水锤，热疲劳和冻结。与循环液发生化学相互作用而导致的化学腐蚀。本文将回顾管壳式换热器中可能出现的操作问题，并介绍为防止此类问题可以采取的纠正措施。

机械故障的原因

工业管壳式换热器的机械故障有七种不同形式：

金属腐蚀。

蒸汽或水锤。

振动。

热疲劳。

冻结。

热膨胀。

失去冷却水。

金属侵蚀

换热器的壳体或管子一侧的流体速度过大会随着管道金属的磨损而造成破坏性侵蚀。如果已经存在腐蚀，则可以加速腐蚀。腐蚀有可能去除管材的保护膜，使新鲜金属受到进一步侵蚀。

容易腐蚀的区域是U型换热器的U形弯头和所有管壳式换热器的管道入口。当来自喷嘴的过量高速流体在进入换热器时被分成许多较小的流时，进入管的区域会遭受材料损失。当在管子的入口区域出现过大的速度时，通常会产生马蹄形的腐蚀图案。

可以采取几个步骤来更大程度地减少金属腐蚀的风险。管道和入口喷嘴中的更大推荐速度是许多变量的函数，包括管道材料，处理的流体和温度。钢，不锈钢和铜镍合金等材料比铜具有更高的管速。在可行的情况下，保持在这些速度以下将有助于更大程度地减少金属腐蚀。

由于潮湿的高速气体（例如蒸汽）的撞击，可能会在管子外部产生腐蚀问题。湿气撞击是通过使入口喷嘴尺寸过大或在入口喷嘴中放置撞击挡板来控制的。

可以通过以下方法建立典型的壳侧喷嘴速度极限，以防止在管子外部发生冲蚀：

密度x速度2 = 1500

其中密度以磅/立方英尺（lbm/ft3）为单位，速度是壳喷嘴的速度以英尺/秒（ft/sec）为单位。

蒸汽或水锤

由液体突然或迅速加速或减速引起的压力波动或冲击波会引起蒸汽或水锤。测得的压力波动高达20,000psi，该压力足以使换热器中的管道破裂或塌陷。

在水或蒸汽加热应用中，破坏性的压力波动会导致冷却水流动中断。然后，停滞的冷却水被加热到沸点以上，从而产生蒸汽，水流的恢复导致蒸汽突然凝结，从而产生破坏性的压力波动或水锤。

为避免蒸汽或水锤的危险，在向换热器施加热量之前，应始终先启动冷却水流。调节控制阀也比流体流量控制阀更好，后者会突然打开或关闭并引起水锤。如果在壳体或管子中处理可冷凝流体，则真空断路器的排气孔可帮助防止因冷凝物积聚而造成的蒸汽锤损坏。

安装尺寸合适的疏水阀和回油管可以防止冷凝水在壳体中积聚，从而有助于防止蒸汽锤击。工厂管理人员还应确保管路与冷凝水接收器或冷凝水回流泵连接。

振动

在可能的情况下，不应将换热器放置在空气压缩机或机械冷却器等设备附近，因为这些机器的过度振动会导致管道故障。可以看出，由于振动引起的换热器故障的迹象是疲劳应力裂纹或与挡板接触点处的管道腐蚀。

要解决壳侧流动引起的振动，需要进行复杂的设计分析，并得到换热器制造商的支持。避免过大的壳侧流体速度可防止破坏管中的振动，并防止带有挡板的支撑点处的切割动作。速度引起的振动还会通过在折流板接触点或U形弯曲区域对管道进行工作硬化直到出现疲劳裂纹而导致疲劳失效。

热膨胀和循环

河北换热器维修人员表示，与反复的热循环或膨胀相关的累积应力会导致管子失效。采用U型管的管适合热膨胀和循环，因为管束可以在壳体内膨胀和收缩。采用直管固定管板设计时，管路固定在两个管板之间，并且无法膨胀或收缩。

随着管子长度上的温差增加，这个问题变得更加严重。温度差会导致管弯曲，从而产生应力，该应力会相加作用，直到超过材料的拉伸强度为止。然后，管子破裂。裂纹通常在管子周围径向延伸，并经常导致断裂。在其他情况下，裂纹发生在管道的中途，并沿管道纵向延伸。由流体的热膨胀引起的故障在蒸汽加热的交换器中常见。

为了防止由于热膨胀和循环而导致的故障，可以在加热的流体系统中安装安全阀。还建议提供一些吸收流体膨胀的方法。例如，在加热的流体系统中安装储罐可防止安全阀定期排放。（如果可能，应避免定期阀门排放，因为这会导致系统流体损失，并给阀门造成不必要的负担。）这些设备安装在换热器和任何截止阀或控制阀之间。

设备冻结

在温度降至设备内流体的凝固点以下的任何换热器中都可能发生冻结失败。典型的冻结原因是：

无法提供热保护。

热保护控制系统或加热保护装置故障。

机组排水不当，冬季停工。

防冻液浓度不足。

确保换热器在Z佳工作温度下运行是避免结冰的主要解决方案，同时还要确保设定冷却器设置并使其正常工作。另外，在冬季应注意确保设备在关闭之前已充分排水。

冷却水损失

压缩空气冷却器和气体冷却器在开始热气流之前始终应提供冷却液。如果没有足够的冷却液供应，高的气体温度会使管路熔化或扭曲。应使用温度驱动的调节控制阀来调节冷却液流量。

腐蚀如何导致换热器故障

由于化学腐蚀引起的故障是由于换热器材料与循环通过换热器的流体之间的复杂化学相互作用以及许多其他系统控制引起的。化学诱导腐蚀失效的常见类型包括：

一般腐蚀。

点蚀。

应力腐蚀。

脱锌。

电腐蚀。

缝隙腐蚀。

冷凝水开槽。

全面腐蚀

这种腐蚀的特征是，管，管板或壳体受到相对均匀的腐蚀。可能没有证据表明发生了腐蚀。

相当稳定的侵略条件会产生这种类型的攻击。低pH值（小于7）加上二氧化碳或氧气都会对铜产生腐蚀。由于二氧化碳对铜管内部的侵蚀，管上可能会出现蓝色或蓝绿色。各种化学物质（例如酸）也会产生这种类型的金属损失。

选择一种对环境具有足够耐腐蚀性的材料，以及使用适当的处理化学品，可以Z大限度地延长换热器的使用寿命。

点腐蚀

黑色金属和有色金属都经常发生局部点蚀。它是由坑内外氧浓度差异所建立的电化学势所致。通常，这被称为浓缩池。缺氧坑用作阳极，未保护的金属表面用作阴极。可能会出现少量凹坑；但是，任何凹坑都可能导致换热器故障。

点蚀可能发生在没有流量且环境适合浓缩池堆积的停机期间。划痕，污垢或水垢沉积，表面缺陷，保护性水垢层破裂，金属表面膜破裂和材料-颗粒边界条件会进一步增强点蚀的敏感性。

为了帮助防止点蚀，保证施工材料适当选择。正确清洁换热器并准备使其处于停机状态。

应力腐蚀

石家庄板式换热器维修人员表示，这种腐蚀形式会侵蚀应力区域中的材料-颗粒边界。换热器管通常具有可避免的和不可避免的残余应力。这些应力是在制造过程中对管进行拉伸或成形，形成U形弯曲或将管扩展为管板的结果。这种腐蚀的失效形式为沿着应力线和材料-晶粒边界的细小裂纹。

氯离子会在不锈钢管上引起应力腐蚀，而氨气会在铜管或铜合金管上引起应力腐蚀开裂。

将管壁温度保持在115℉（45℃）以下可防止在氯离子浓度高达50 ppm的应用中出现应力腐蚀开裂问题。（但是请记住，管壁温度须根据Z高而不是平均流体温度来计算。）关于氨引起的开裂，铜镍合金具有良好的抗应力腐蚀开裂性。它们应用于氨浓度低的场合。

脱锌作用

脱锌会产生一个多孔表面，在该表面中化学去除了锌。铜锌合金（铜含量低于85％的铜）与停滞的溶液或氧气和二氧化碳含量高的水接触时，就会发生脱锌现象。随着温度升高或pH值降低到7以下，效果趋于加速。

使用锌含量较低的黄铜或含有锡或砷的黄铜来抑制化学作用可以防止脱锌。也可以通过控制引起问题的环境来避免这种情况，即避免与停滞的溶液或氧气和二氧化碳含量高的水接触。

电腐蚀

当不同种类的金属在电解质（例如酸性水）的存在下结合时，会发生电化腐蚀。通常，它会在较少的贵金属上产生较高的反应速率，从而使其迅速腐蚀。组合在一起的金属产生电腐蚀的可能性较小。

缝隙腐蚀

这种类型的腐蚀源自挡板和管之间的隐蔽区域和隐蔽区域或周围，或者是在松动的水垢或灰尘下。形成局部电池，并且所产生的腐蚀表现为具有局部凹坑的金属损失。这通常给人以侵蚀正在发生的印象。须存在相对停滞的条件才能发生缝隙腐蚀。通常可以通过确保速度足以防止停滞或固体堆积来控制缝隙腐蚀。

冷凝水开槽

冷凝水开槽发生在蒸汽-水换热器管的外部，特别是在U型弯管区域。当冷凝水从小孔中的管道中排出时，可以通过在管道中切出不规则的凹槽或通道来识别。由于干区和湿区之间的电势差，腐蚀单元通常在湿区中形成。冷凝水须坚硬才能开槽，当冷凝水从管道中排出时，会磨损掉保护氧化膜。

通常可以通过控制冷凝液的pH值和溶解的气体，并通过清洁管束的外表面以去除妨碍均匀润湿的油，来减少冷凝液的开槽。