熱交換器の故障形態

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管殻式熱交換器の主要な部品には、筒体、ヘッド、管群、管板、折り返し板、接続管、フランジ、および伸縮継手などがあり、主な故障形態には管群の故障、管と管板の接続部の故障、筒体の故障などがある。 一、管束の機能不全 1、管束の振動による機能不全 シェル側での熱伝達を強化し、スケールの発生を抑えるために、シェル側の流体の流速を上げる方法がよく用いられる。しかし、ケーシング側の流体流速が上昇すると、しばしばチューブバンドルの誘導振動が引き起こされ、その結果、配管が衝突して破損したり、折り返し板付近で配管が切れたり、疲労によって機能しなくなったりすることがある。 2、管束の腐食と摩耗による故障　熱交換器の故障の大部分は腐食が原因である。最も一般的な腐食部位は熱交換管で、次いで管板、熱交換器のシール部、そして小径の接続管の順となる。管束の腐食や摩耗による損傷の主な原因には、スケールによる腐食、媒体による腐食、管内の流速が過大で生じる摩耗、電気腐食、および管端での隙間腐食などがある。 3、伝熱能力の低下　熱交換器が稼働している間、作動媒体の硬さが高いこと、または流体中に粒子や懸濁物が含まれていること、冷却水中に藻類や細菌、泥砂などがあることにより、管束の内壁および外壁に深刻なスケールが付着する。汚れ層が厚くなるにつれて、熱伝達の抵抗は急速に増大し、深刻な場合には汚れが作動媒体の流路を塞ぎ、その結果熱交換能力が急激に低下する。 4、配管の漏れ　熱交換媒体の腐食、応力腐食、隙間腐食、または衝突や摩耗などにより、配管に微細な亀裂が生じる。高い引張応力や繰り返し応力が存在すると、その亀裂は急速に拡大し、漏れが発生する。 二、チューブと管板の接続不良　熱交換器の使用条件によって、チューブと管板の接続方法は、溶接、拡張接合、および溶接と拡張接合の併用の3種類に分けられる。接続部の形状が異なれば、故障の形態もそれぞれ異なる。 1、溶接時に存在する主な問題は、焼き抜けや未溶着といった溶接欠陥が生じることです；溶接部に生じる熱応力が応力腐食を引き起こす；配管と管板の穴の間に隙間があると、隙間腐食を引き起こす可能性があります；ステンレス鋼を溶接する際、熱影響部で金属組織が変化し、耐食性が急激に低下する。 2、拡管継手においては、拡管処理の過程で残留応力が生じ、その継手部は応力腐食が起こり得る温度や環境下で、すぐに応力腐食によって機能を失う可能性がある；"拡散接合の引き剥がし抵抗力は低く、特に使用温度が300度を超えると、材料のクリープによって押出しによる残留応力が徐々に消失し、接合の信頼性を保証することが難しくなる。 3、拡散溶接との併用により、溶接と拡散接合の長所が互いに補完し合い、繰り返しの熱衝撃や熱腐食に対する耐性、継手の疲労強度向上、および隙間腐食の防止などの利点がある。しかし、膨張溶接と併用する場合は操作の要求が高く、一般的には操作条件が厳しい環境で使用されます。 三、筒体の故障　ケーシングと配管はほぼ同じ作業環境にあるため、ケーシングの故障形態には腐食（媒体による腐食や応力腐食などを含む）、漏れ、爆発などがある。