Versagenstypen von Wärmeaustauschern

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Die wichtigsten Komponenten eines Rohrgehäuse-Wärmeaustauschers sind: Zylinderkörper, Deckel, Rohrbündel, Rohrplatten, Biflexbleche, Anschlussrohre, Flanschen sowie Dehnfugen. Zu den häufigsten Versagensformen gehören das Versagen des Rohrbündels, das Versagen der Verbindungen zwischen den Rohren und den Rohrplatten sowie das Versagen des Zylinderkörpers. I. Versagen der Rohrpackung 1. Versagen aufgrund von Vibrationen der Rohrpackung Um die Wärmeübertragung im Schalenstrom zu verbessern und das Ablagerungsrisiko zu verringern, wird häufig die Methode angewandt, die Fließgeschwindigkeit des Fluids im Schalenstrom zu erhöhen. Allerdings führt eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids im Außenkreis oft zu induzierten Schwingungen des Rohrpacks, wodurch die Rohre durch Kollisionen beschädigt werden können, an den Baffle-Elementen aufgeschnitten werden oder durch Ermüdung versagen. 2. Korrosion und Abnutzung der Rohrpackungen – Der Verschleiß von Wärmeübertrager wird in den meisten Fällen durch Korrosion verursacht. Die häufigsten Korrosionsstellen sind die Wärmeaustauschrohre, gefolgt von den Rohrplatten, den Verschlüssen des Wärmeaustauschers sowie den Anschlussrohren mit kleinem Durchmesser. Die Hauptursachen für Korrosion und Abnutzung von Rohrleitungen sind: Schmutzkorrosion, Korrosion durch das Medium, Abnutzung durch zu hohe Strömungsgeschwindigkeit im Rohr, elektrochemische Korrosion sowie Spaltkorrosion an den Rohrenden. 3. Abnahme der Wärmeübertragungsfähigkeit: Während des Betriebs des Wärmetauschers kann es aufgrund der hohen Härte des Arbeitsmediums oder wegen von Partikeln und Trübstoffen im Fluid sowie Algen, Bakterien und Schlamm im Kühlmittel zu erheblichem Ablagerungsgebilde an den Innen- und Außenwänden der Rohrreihen kommen. Mit zunehmender Dicke der Schmutzschicht steigt der Wärmeübergangswiderstand schnell an. In schweren Fällen kann der Schmutz die Durchflusswege des Arbeitsmediums blockieren, wodurch die Wärmeübertragungsfähigkeit rapide abnimmt. 4. Leckagen in den Rohrleitungen: Bei Korrosion des Wärmeaustauschmittels, Spannungskorrosion, Spaltkorrosion oder durch Stöße und Abnutzung entstehen in den Rohren mikroskopische Risse. Wenn hohe Zugspannungen oder wechselnde Spannungen vorliegen, können sich diese Risse schnell ausdehnen und es kommt zu Leckagen. II. Versagen der Verbindung zwischen Rohren und Rohrplatten
Je nach Betriebsbedingungen des Wärmeaustauschers können die Verbindungsformen zwischen Rohren und Rohrplatten in Schweißen, Expansionsverbindungen sowie eine Kombination aus beidem unterteilt werden. Je nach Verbindungsform unterscheiden sich auch die möglichen Ausfälle. 1. Die Hauptprobleme beim Schweißen sind: Das Entstehen von Schweißfehlern wie Durchbrennen oder Unvollständiges Durchschweißen ； Wärmestress an Schweißnähten führt zu Spannungskorrosion ； Ein Spalt zwischen den Rohren und den Öffnungen in der Rohrplatte kann zu Korrosion durch Spalte führen ； Beim Schweißen von Edelstahlmaterialien führen Veränderungen der mikrostrukturellen Eigenschaften im Wärmeeinflussbereich zu einem drastischen Rückgang der Korrosionsbeständigkeit. 2. Bei Pressverbindungen bestehen während des Pressvorgangs Restspannungen. An der Verbindungsstelle kann es daher unter den Temperaturen und Bedingungen, die für eine Spannungskorrosion geeignet sind, schnell zu einer Verschlechterung der Verbindung durch Spannungskorrosion kommen ； "Die Zugfestigkeit von Verbindungen durch Pressverbindung ist gering, insbesondere bei Temperaturen über 300 Grad. Durch die Kreuzung des Materials verschwinden im Laufe der Zeit die verbleibenden Druckspannungen, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung nicht gewährleistet werden kann. 3. Die Kombination aus Schweißen und Pressverbinden ermöglicht die Vorteile beider Verfahren – es entstehen Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegen wiederholte Wärmeeinwirkungen sowie Wärtekorrosion, eine verbesserte Belastbarkeit der Verbindung sowie die Beseitigung von Spaltkorrosion. Allerdings erfordert die Kombination aus Schweißen und Verpressen hohe Anforderungen bei der Bedienung und wird in der Regel in Situationen mit besonders anspruchsvollen Betriebsbedingungen eingesetzt. Drei: Versagen des Rohrkorpus. Die Arbeitsbedingungen für den Rohrkorpus und die Rohre sind im Grunde genommen identisch. Daher können beim Rohrkorpus Folgeschäden auftreten wie Korrosion (einschließlich Medienkorrosion und Spannungskorrosion), Lecks sowie Explosionen.