熱交換器的內(nèi)部密封及其失效分析

《熱交換器的內(nèi)部密封及其失效分析》以管殼式熱交換器的內(nèi)部密封失效問(wèn)題為導(dǎo)向，分別按密封失效的表現(xiàn)、管接頭密封的技術(shù)基礎(chǔ)及技術(shù)拓展、內(nèi)部密封失效的技術(shù)因素和運(yùn)行工藝因素共五個(gè)專題，對(duì)異側(cè)流程間的密封、同側(cè)流程間的密封、非常規(guī)工況的內(nèi)部密封、熱應(yīng)力作用下的內(nèi)部密封和換熱工況參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等11 個(gè)小題進(jìn)行分類歸納，綜述了與管殼式熱交換器內(nèi)部密封失效相關(guān)的問(wèn)題，特別是按常規(guī)設(shè)計(jì)的密封失效影響因素及技術(shù)對(duì)策，并結(jié)合實(shí)例加以說(shuō)明，拓展讀者對(duì)熱交換器內(nèi)部密封問(wèn)題的了解，加深讀者對(duì)內(nèi)部密封技術(shù)的認(rèn)識(shí)，為解決內(nèi)部密封問(wèn)題提供指引。
本書(shū)融知識(shí)性、科學(xué)性與工程實(shí)用性為一體，可作為煉油化工及其他化工領(lǐng)域承壓設(shè)備及工程管理的技術(shù)人員進(jìn)行繼續(xù)工程教育學(xué)習(xí)，從事熱交換器密封研究、失效分析、改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量保證、設(shè)備建造監(jiān)理和檢修維護(hù)等工程實(shí)踐的參考書(shū)，也可供相關(guān)專業(yè)師生使用。

陳孫藝
1965年生，工學(xué)博士，正高級(jí)工程師，享受“國(guó)務(wù)院政府特殊津貼”，全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)固定式壓力容器分技術(shù)委員會(huì)委員，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)常務(wù)理事，廣東省機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)石油和石油化工設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)委員，中國(guó)知網(wǎng)評(píng)審專家?guī)炫c中國(guó)設(shè)備工程專家?guī)鞂＜?，廣州市特種設(shè)備事故調(diào)查技術(shù)中心事故鑒定專家，廣東石油化工學(xué)院客座教授與碩士專業(yè)學(xué)位校外導(dǎo)師，茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院客座教授與校企合作委員會(huì)委員，壓力容器規(guī)則設(shè)計(jì)與分析設(shè)計(jì)審批員，《壓力容器》與《石油化工設(shè)備技術(shù)》編委會(huì)委員，出版專著4部。

熱交換器是承壓設(shè)備中具有較多密封結(jié)構(gòu)的一類設(shè)備，相關(guān)密封技術(shù)在整體上需要隨著熱交換器及節(jié)能環(huán)保要求的提高而不斷豐富和完善。針對(duì)熱交換器各種密封結(jié)構(gòu)所在位置及泄漏的失效表現(xiàn)，可以把介質(zhì)在熱交換器內(nèi)部的各種法蘭強(qiáng)制密封及非強(qiáng)制性密封歸納為內(nèi)部密封，把防止介質(zhì)從熱交換器內(nèi)部向殼體外大氣環(huán)境泄漏的密封歸納為外部密封。外部密封泄漏常會(huì)造成嚴(yán)重的污染甚至燃燒爆炸事件，因而是緊迫的失效形式，化學(xué)工業(yè)出版社2022 年出版的《熱交換器密封技術(shù)與失效影響因素》是筆者在這一方面的專著。從密封技術(shù)原理來(lái)說(shuō)，熱交換器的內(nèi)部密封技術(shù)需要應(yīng)用大部分的外密封技術(shù)，只不過(guò)內(nèi)部密封具有更復(fù)雜的工況、有限的結(jié)構(gòu)空間和不便強(qiáng)制密封等周邊環(huán)境，外部密封則只有大氣這一常見(jiàn)的普遍環(huán)境，反而使得外部密封相對(duì)于內(nèi)部密封來(lái)說(shuō)實(shí)質(zhì)上成為一種帶有簡(jiǎn)化條件的特例。熱交換器管程和殼程之間的內(nèi)部泄漏也存在引發(fā)二次失效的可能，例如高壓氣體向低壓氣體泄漏本來(lái)就會(huì)引起設(shè)備及管線的振動(dòng)，當(dāng)某些輕餾分烴類液體漏入低壓液體中時(shí)可能會(huì)迅速閃蒸出蒸汽，這種突然的膨脹也會(huì)導(dǎo)致壓力的波動(dòng)而形成管線振動(dòng)。因此我們有必要努力填補(bǔ)內(nèi)部密封這一領(lǐng)域內(nèi)的一些空白。本書(shū)為《熱交換器密封技術(shù)與失效影響因素》的姊妹篇，兩本書(shū)構(gòu)成熱交換器內(nèi)部密封和外部密封這兩個(gè)空間關(guān)系緊密的結(jié)構(gòu)范疇，集合串聯(lián)起分散各處的熱交換器密封技術(shù)。
面對(duì)工程上諸多變化的密封問(wèn)題，已有的相關(guān)教材、手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)難以逐一明確處理對(duì)策，只能給出部分問(wèn)題的答案，甚至是答案的部分。針對(duì)管殼(列管)式熱交換器這一種結(jié)構(gòu)普通、功效簡(jiǎn)明、應(yīng)用廣泛的設(shè)備，書(shū)中不再詳細(xì)介紹，讀者應(yīng)已熟悉各種結(jié)構(gòu)功能。其密封問(wèn)題的關(guān)鍵在于其局部結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的非常之處，制造工藝或運(yùn)行工藝的特殊之處，這些專業(yè)知識(shí)常被非專業(yè)人員忽視。圍繞熱交換器內(nèi)部密封及失效分析這一專題進(jìn)行研究的專著較為少見(jiàn)，進(jìn)而針對(duì)這一專題貫穿其工程管理、設(shè)計(jì)、制造、組裝、運(yùn)行、維護(hù)等相關(guān)過(guò)程進(jìn)行綜合述評(píng)的專著更加少見(jiàn)。過(guò)程裝備技術(shù)縱向鏈條薄弱，橫向鏈節(jié)缺少催化，難以培育出根深蒂固的發(fā)展課題，也無(wú)法輸送足夠橫向研究結(jié)出碩果所需要的素養(yǎng)。本書(shū)的第二個(gè)目的就是認(rèn)真琢磨熱交換器內(nèi)部密封技術(shù)的點(diǎn)滴傳承，有條理地排布內(nèi)容，逐一串珠成鏈。
熱交換器無(wú)論其內(nèi)部密封還是外部密封都涉及運(yùn)行工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量這三維因素的互動(dòng)，工藝界定密封要求，結(jié)構(gòu)提供密封基礎(chǔ)，質(zhì)量保證密封可靠。過(guò)程裝備技術(shù)缺乏三維因素的橫向融通，難以有技術(shù)縱向的積累。作為一種現(xiàn)實(shí)需要，本書(shū)的第三個(gè)目的就是通過(guò)專業(yè)知識(shí)理論、工程問(wèn)題處置態(tài)度、技術(shù)道德和企業(yè)運(yùn)營(yíng)能力等非技術(shù)性的黏性因素，將所收集的內(nèi)、外部密封技術(shù)資源再加工后鏈接成具有生態(tài)氛圍的網(wǎng)絡(luò)，作為已有密封技術(shù)的補(bǔ)充，為日后逐漸形成一套關(guān)于該類設(shè)備相對(duì)全面、完整的密封技術(shù)資料鋪墊基礎(chǔ)。
本書(shū)按5篇11章的結(jié)構(gòu)展開(kāi)，努力達(dá)成各篇章內(nèi)容在內(nèi)部密封體系上的完整性。
第1篇是內(nèi)部密封失效及其影響因素，分為2章。其中，第1章簡(jiǎn)述了管殼式熱交換器的工程管理和技術(shù)規(guī)范與設(shè)備技術(shù)持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，并基于流程關(guān)系、密封動(dòng)態(tài)和密封效果三個(gè)或明或暗的新視角對(duì)熱交換器的內(nèi)部密封進(jìn)行分類，創(chuàng)建了熱交換器密封分類及主要影響因素框架圖，為各篇章技術(shù)分析的鋪開(kāi)設(shè)定了路徑；第2章結(jié)合大量圖片簡(jiǎn)介了石化裝置現(xiàn)場(chǎng)換熱管和管板之間管接頭的20 種密封失效表現(xiàn)，換熱管的13 種密封失效表現(xiàn)、管板的2 種密封失效表現(xiàn)，以及浮動(dòng)管板填料函密封泄漏的失效表現(xiàn)，首次歸納了管殼式熱交換器內(nèi)部密封失效的表現(xiàn)一覽表。
第2篇是熱交換器管接頭密封的技術(shù)基礎(chǔ)，分為3章。其中，第3章是關(guān)于管接頭密封基本的技術(shù)手段，首創(chuàng)熱交換器管接頭試驗(yàn)分類圖。基于管束結(jié)構(gòu)尺寸、功能和工藝參數(shù)以及管接頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)常見(jiàn)大同小異的管束進(jìn)行16 種細(xì)分；再圍繞管接頭的質(zhì)量保證提出“一品一策，精益求精”的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)對(duì)策，以小見(jiàn)大；列舉了6 種熱交換器式反應(yīng)器這一具有換熱與反應(yīng)二合一功能設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及其密封技術(shù)，以點(diǎn)帶面加深認(rèn)識(shí)。第4章是特殊結(jié)構(gòu)、特殊材料管接頭的焊接工藝評(píng)定及產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)。第5章是特殊結(jié)構(gòu)、特殊材料管接頭的脹接工藝評(píng)定，比較了國(guó)內(nèi)管接頭脹接強(qiáng)度所依據(jù)的力學(xué)理論基本概念與國(guó)外相關(guān)概念的區(qū)別，指出了材料性能對(duì)脹接效果的影響，列舉了不同的取樣方法對(duì)換熱管材料強(qiáng)度性能檢測(cè)結(jié)果存在偏差的問(wèn)題，并提出了更準(zhǔn)確的測(cè)算建議。首次對(duì)液壓脹接和機(jī)械脹接這兩種常用脹接手段的等效性進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了這兩種手段關(guān)鍵工藝參數(shù)之間的換算關(guān)系式。第4章和第5章在技術(shù)對(duì)象上聚焦了管接頭。
第3篇是熱交換器管接頭密封的技術(shù)拓展，分為2章。其中，第6章是管接頭脹接模擬分析質(zhì)量技術(shù)，首次提出管接頭模型的分類及其規(guī)范化設(shè)計(jì)，為業(yè)內(nèi)不同分析條件及成果的對(duì)比打下基礎(chǔ)，從案例展示的管接頭三維模型脹接結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了液壓脹接殘余壓應(yīng)力沿周向分布不均勻的事實(shí)。第7章是高等級(jí)管接頭的質(zhì)量技術(shù)要求，特別是管束的防振結(jié)構(gòu)技術(shù)，首次討論了管束中縱向振動(dòng)的概念，提出了相關(guān)的技術(shù)對(duì)策，包括加強(qiáng)薄管板的組合式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化管束整體穩(wěn)固性的雙向式拉桿和雙頭式拉桿結(jié)構(gòu)，提高折流板周邊密封性的隨緊結(jié)構(gòu)等，以期引起業(yè)內(nèi)對(duì)這一新的專題技術(shù)關(guān)注。第6章和第7章在技術(shù)管理上強(qiáng)調(diào)了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的品質(zhì)要求和事前管理理念。
第4篇是熱交換器內(nèi)部除了管接頭外其他結(jié)構(gòu)密封失效的技術(shù)因素，分為2章。其中，第8章是熱交換器管程的內(nèi)部密封、殼程的內(nèi)部密封、管程與殼程之間的內(nèi)部密封，內(nèi)部板與板、板與殼等結(jié)構(gòu)非絕對(duì)性的靜密封和微動(dòng)密封為原創(chuàng)內(nèi)容，拓展了密封的類型。第9章是內(nèi)部密封的維護(hù)及改造，把內(nèi)部密封的維護(hù)技術(shù)從傳統(tǒng)的檢修環(huán)節(jié)向前后雙向延伸，關(guān)聯(lián)到了設(shè)計(jì)和運(yùn)行。
第5篇是熱交換器密封失效的運(yùn)行工藝因素，分為2章。其中，第10章是熱交換器熱應(yīng)力對(duì)密封的影響，在全書(shū)中占有較大的分量，把殼體外4 種特殊結(jié)構(gòu)的鞍座、殼體上的膨脹節(jié)和殼體內(nèi)的浮動(dòng)管板三個(gè)重要零部件關(guān)聯(lián)到同一專題下，形成一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。第11章是熱交換器非常規(guī)工況參數(shù)對(duì)內(nèi)外密封的影響，涉及常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)難以解決的問(wèn)題，包括較高溫度的密封技術(shù)、開(kāi)停車工況的影響、設(shè)計(jì)未預(yù)防的工況、非設(shè)計(jì)工況、介質(zhì)雜物的影響和非計(jì)劃停車工況的影響，特別是還有殼程較高壓力的浮頭蓋密封技術(shù)。當(dāng)浮頭法蘭密封設(shè)計(jì)既要滿足正常操作時(shí)殼程壓力大于管程壓力的情況，也要滿足制造檢驗(yàn)及非正常工況下管程壓力大于殼程壓力的情況時(shí)，毫無(wú)疑問(wèn)需要技術(shù)創(chuàng)新來(lái)協(xié)調(diào)這一對(duì)矛盾。
面對(duì)紛至沓來(lái)的行業(yè)資訊和密封老大難問(wèn)題應(yīng)對(duì)乏策的矛盾，筆者主要從經(jīng)歷過(guò)的建設(shè)項(xiàng)目和工程案例當(dāng)中篩選出能夠反映經(jīng)驗(yàn)價(jià)值的內(nèi)容，再?gòu)倪@些客觀內(nèi)容當(dāng)中提煉出面向工程、容易理解、便于應(yīng)用的新概念。本書(shū)不討論乙烯裂解急冷換熱器等特殊工藝和螺旋折流板等特殊結(jié)構(gòu)熱交換器的密封問(wèn)題，也無(wú)意涉及任何未曾公開(kāi)的專有技術(shù)。熱交換器的密封失效問(wèn)題十分復(fù)雜，如果只憑個(gè)體的、個(gè)別專業(yè)的、臨時(shí)的、初步的或者參照近似案例的分析，難免得出生硬的結(jié)論，即便處理對(duì)策取得成效，也可能掩蓋其他不良因素，導(dǎo)致潛在風(fēng)險(xiǎn)。只有對(duì)包括設(shè)計(jì)、制造、安裝和操作使用在內(nèi)的全過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的分析，才能避免輕率，找到密封失效的真正原因。筆者建議感興趣的讀者循著本書(shū)的參考文獻(xiàn)拓展閱讀，以彌補(bǔ)本人引用學(xué)習(xí)的不足，也期待和熱交換器的同行交互促進(jìn)，共同構(gòu)建具有動(dòng)態(tài)效應(yīng)的交流平臺(tái)，讓代表設(shè)計(jì)者或制造者、供應(yīng)商或業(yè)主、用戶或研究院中的任一方，能夠而且有能力同時(shí)代表多方與各方進(jìn)行平等和深入的溝通，作為局內(nèi)人一起解決有關(guān)密封的問(wèn)題。即便不能最終找到影響密封泄漏的真正原因和關(guān)鍵所在，通過(guò)已有知識(shí)起碼可以適當(dāng)界定問(wèn)題的范圍，恰當(dāng)?shù)叵蛲刑峁┚哂袇⒖純r(jià)值的有關(guān)信息，根據(jù)個(gè)別問(wèn)題的指引去尋訪答案。
筆者衷心感謝中國(guó)工程院院士、國(guó)際壓力容器學(xué)會(huì)亞太地區(qū)主席、國(guó)際機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器科學(xué)聯(lián)合會(huì)可靠性委員會(huì)委員、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)與材料分會(huì)榮譽(yù)主任委員、華東理工大學(xué)科協(xié)主席涂善東先生，以及中國(guó)工程院院士、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)主任委員、全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授、國(guó)際氫能協(xié)會(huì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)委員會(huì)主席、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織氫技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC97）特別顧問(wèn)、浙江大學(xué)氫能研究院鄭津洋先生的關(guān)愛(ài)、指導(dǎo)和幫助。
筆者從事石油化工設(shè)備理論學(xué)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及失效分析40 年，愿為管殼式熱交換器持續(xù)發(fā)展的技術(shù)體系添磚加瓦。對(duì)書(shū)中的不當(dāng)之處，懇請(qǐng)讀者指正。

陳孫藝
董事 副總經(jīng)理 總工程師
茂名重力石化裝備股份公司

第1篇　熱交換器的工程發(fā)展及其內(nèi)部密封失效的表現(xiàn)
第1章　管殼式熱交換器的工程發(fā)展問(wèn)題 003
1.1　管殼式熱交換器的技術(shù)規(guī)范問(wèn)題 003
1.1.1　技術(shù)傳統(tǒng)與研究發(fā)展的課題 003
1.1.2　建設(shè)需求與技術(shù)供給的課題 004
1.1.3　工程管理與觀念創(chuàng)新的課題 005
1.2　管殼式熱交換器的密封分類 007
1.2.1　傳統(tǒng)的密封分類 007
1.2.2　內(nèi)部密封分類 007
1.2.3　內(nèi)部泄漏的功用 009
1.3　管殼式熱交換器內(nèi)部密封失效的影響因素 010
1.3.1　影響內(nèi)部密封的全過(guò)程管理因素 010
1.3.2　影響內(nèi)部密封的建造技術(shù)因素 011
1.3.3　影響內(nèi)部密封的工藝技術(shù)因素 012
1.3.4　影響內(nèi)部密封的失效分析因素 015
參考文獻(xiàn) 016

第2章　管殼式熱交換器內(nèi)部密封失效的表現(xiàn) 018
2.1　管程和殼程之間的失效及內(nèi)漏 018
2.1.1　管接頭的密封失效表現(xiàn)及分類 018
2.1.2　換熱管的密封失效表現(xiàn)及分類 031
2.1.3　管板的密封失效表現(xiàn) 037
2.1.4　浮動(dòng)管板填料函的密封失效表現(xiàn) 037
2.1.5　浮頭蓋的密封失效表現(xiàn) 038
2.2　往復(fù)流程間的內(nèi)漏 040
2.2.1　管程各往復(fù)流程間內(nèi)漏 040
2.2.2　殼程各往復(fù)流程間內(nèi)漏 042
2.3　特殊內(nèi)漏及內(nèi)漏的預(yù)測(cè) 043
參考文獻(xiàn) 045


第2篇　熱交換器特殊管接頭的密封技術(shù)
第3章　管接頭的密封技術(shù) 051
3.1　管接頭試驗(yàn)分類 051
3.1.1　管接頭試驗(yàn)內(nèi)容分類 051
3.1.2　管接頭試驗(yàn)方法分類 052
3.2　管接頭試驗(yàn)結(jié)果解讀 054
3.2.1　檢測(cè)報(bào)告及結(jié)果分析 054
3.2.2　脹接工藝評(píng)定的誤解 055
3.3　特殊熱交換器管接頭分類及技術(shù)對(duì)策 057
3.3.1　基于管接頭結(jié)構(gòu)特性的管接頭分類 057
3.3.2　基于熱交換器結(jié)構(gòu)特性的管接頭分類 060
3.4　熱交換器式反應(yīng)器管接頭的密封 068
3.4.1　與反應(yīng)器分體式撇熱冷卻器的管接頭 068
3.4.2　與反應(yīng)器直連式撇熱冷卻器的管接頭 069
3.4.3　與反應(yīng)器分體內(nèi)連式熱交換器的管接頭 071
3.4.4　與反應(yīng)器一體化式的熱交換器管接頭 072
3.4.5　熱交換器式反應(yīng)器管接頭的殼程防護(hù) 076
3.4.6　熱交換器式反應(yīng)器管接頭的管程防護(hù) 077
3.5　多區(qū)段式熱交換器管接頭的密封 078
參考文獻(xiàn) 079

第4章　特殊管接頭的焊接工藝評(píng)定 082
4.1　管接頭的焊接分類及其評(píng)定要求 082
4.1.1　管接頭的焊接分類 082
4.1.2　脹焊并用的優(yōu)缺點(diǎn)及最佳方案 083
4.1.3　標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管接頭焊接工藝評(píng)定的要求 086
4.2　特殊結(jié)構(gòu)管接頭的焊接 086
4.2.1　剛性管束的管接頭組焊技術(shù) 086
4.2.2　撓性管板的管接頭組焊技術(shù) 089
4.2.3　復(fù)合管與復(fù)合管板管接頭的焊接工藝評(píng)定 090
4.3　特殊材料管接頭的焊接 093
4.3.1　管接頭焊接技術(shù)分析 094
4.3.2　焊接對(duì)策 094
4.4　特殊管接頭的質(zhì)量檢驗(yàn) 095
參考文獻(xiàn) 097

第5章　特殊管接頭的脹接工藝評(píng)定 098
5.1　管接頭的脹接方法及工藝評(píng)定的必要性 098
5.1.1　傳統(tǒng)的脹接方法 098
5.1.2　創(chuàng)新的縮脹方法 100
5.1.3　脹接試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程的必要性 100
5.2　管接頭脹接的材料性能 101
5.2.1　換熱管力學(xué)性能的差異 101
5.2.2　換熱管脹接的力學(xué)性能 104
5.3　特殊結(jié)構(gòu)管接頭的脹接 107
5.3.1　基于特殊管板的管接頭脹接 107
5.3.2　基于特殊換熱管的管接頭脹接 108
5.3.3　基于特殊制造工藝的管接頭脹接 109
5.4　特殊材料管接頭的脹接 109
5.4.1　銅材管接頭的液壓脹接 109
5.4.2　銅材管接頭的機(jī)電脹接 111
5.4.3　鐵素體不銹鋼換熱管接頭的脹接 113
5.5　管接頭的橡膠脹接 113
5.5.1　橡膠脹管試驗(yàn) 114
5.5.2　結(jié)果分析及技術(shù)改進(jìn) 115
5.6　特殊管接頭的密封性要求 116
參考文獻(xiàn) 117


第3篇　熱交換器管接頭密封的技術(shù)拓展
第6章　管接頭脹接分析及質(zhì)量技術(shù) 121
6.1　管接頭脹接分析的模型設(shè)計(jì) 121
6.1.1　管接頭模型分類 121
6.1.2　管接頭脹接模型的規(guī)范化 122
6.1.3　管接頭脹接模型的設(shè)計(jì) 123
6.2　管接頭液壓脹接有限元分析 126
6.2.1　液壓脹接周向應(yīng)力分布的星齒圖 126
6.2.2　液壓脹接軸向應(yīng)力分布的拱門(mén)圖 128
6.2.3　液壓脹接效果及其影響因素的認(rèn)識(shí) 129
6.2.4　機(jī)電脹接數(shù)值模擬 131
6.3　管接頭液壓脹接解析解分析 132
6.3.1　液壓脹接壓力的相關(guān)概念 132
6.3.2　進(jìn)口脹管機(jī)脹接壓力計(jì)算 136
6.3.3　國(guó)產(chǎn)脹管機(jī)脹接壓力計(jì)算 138
6.3.4　國(guó)內(nèi)外脹管機(jī)脹接壓力的比較 138
6.4　液壓脹和機(jī)電脹的脹接參數(shù)等效性分析 139
6.4.1　機(jī)電脹接功率 140
6.4.2　脹管機(jī)輸入功率 146
6.4.3　管接頭脹接槍的脹接壓力 147
6.5　管接頭的殘余應(yīng)力 148
6.5.1　管接頭制造時(shí)的殘余應(yīng)力 148
6.5.2　管接頭運(yùn)行工況下的殘余應(yīng)力 149
參考文獻(xiàn) 151

第7章　熱交換器管接頭的高等級(jí)要求 153
7.1　高等級(jí)管接頭的質(zhì)量技術(shù)要求 153
7.1.1　管束管接頭防振的特別結(jié)構(gòu) 154
7.1.2　管接頭拉脫力設(shè)計(jì)校核的完整性 155
7.1.3　管接頭拉脫力設(shè)計(jì)校核的制造工藝調(diào)適 157
7.1.4　管接頭拉脫力設(shè)計(jì)校核的運(yùn)行狀況調(diào)適 161
7.1.5　管接頭制造質(zhì)量特別技術(shù)要求 163
7.1.6　管接頭質(zhì)量檢驗(yàn)特別技術(shù)要求 169
7.2　換熱管的防振對(duì)策 171
7.2.1　管束的動(dòng)特性及其振動(dòng)形式 171
7.2.2　管束直管段的基本防振措施 174
7.2.3　管束直管段的特別防振措施 177
7.2.4　管束U 形段的基本防振措施 180
7.2.5　管束U 形段的各種支持結(jié)構(gòu) 181
7.2.6　管束直段與U 形段的相互協(xié)調(diào) 187
7.2.7　逆流換熱管束支持板的特殊功能 189
7.3　管束中其他振動(dòng)的對(duì)策 190
7.3.1　縱向振動(dòng)的可能性 191
7.3.2　縱向振動(dòng)的防治對(duì)策 192
7.3.3　振動(dòng)特性專題研究 198
參考文獻(xiàn) 200


第4篇　熱交換器內(nèi)部密封失效的技術(shù)因素
第8章　熱交換器內(nèi)部密封的設(shè)計(jì) 207
8.1　殼程內(nèi)部密封 207
8.1.1　周向流的隔板密封 207
8.1.2　縱向流的隔板密封 208
8.1.3　旁路擋板密封 210
8.1.4　折流板周邊密封 211
8.1.5　折流板管孔密封 214
8.1.6　導(dǎo)流筒擋板密封 217
8.2　管程內(nèi)部密封 217
8.2.1　管箱隔板密封 217
8.2.2　隔板人孔密封 219
8.2.3　浮頭蓋隔板密封 220
8.2.4　中心筒調(diào)節(jié)閥密封 220
8.3　異側(cè)流程內(nèi)部密封 222
8.3.1　滑動(dòng)管板的填料函密封 222
8.3.2　管板的內(nèi)部密封 233
8.3.3　雙管板密封及換熱管的填料函密封 233
8.3.4　浮頭管箱的密封 235
8.3.5　浮頭蓋的密封 238
8.4　管束的滑動(dòng)和換熱管的微振 240
8.4.1　填料函管束視同固定管板管束設(shè)計(jì) 240
8.4.2　管束的滑動(dòng)性 240
8.4.3　換熱管的微振磨損 242
8.5　熱自緊密封 243
參考文獻(xiàn) 244

第9章　熱交換器內(nèi)密封的維護(hù) 247
9.1　管束存放及吊運(yùn)的維護(hù) 248
9.1.1　管束存放的維護(hù) 248
9.1.2　管束起吊吊具的選用 248
9.1.3　一種保護(hù)耐腐蝕管束的吊具設(shè)計(jì) 251
9.2　熱交換器包裝及吊耳設(shè)計(jì) 253
9.2.1　熱交換器的包裝 253
9.2.2　熱交換器吊耳設(shè)計(jì) 254
9.3　熱交換器的檢修和改造 255
9.3.1　熱交換器的清洗和檢驗(yàn) 255
9.3.2　管束的修理和改造 257
9.4　較高溫度下典型結(jié)構(gòu)的密封失效 261
9.4.1　較高溫度下管接頭的密封失效 261
9.4.2　較高溫度下法蘭的密封失效 265
參考文獻(xiàn) 267


第5篇　熱交換器密封失效的運(yùn)行工藝因素
第10章　熱交換器溫度載荷對(duì)密封的影響 271
10.1　熱交換器部件的溫度載荷及其熱應(yīng)力分析新方法 271
10.1.1　殼體對(duì)管束滑動(dòng)的摩擦約束引起的熱應(yīng)力 272
10.1.2　管板溫差熱應(yīng)力 276
10.1.3　換熱管的熱應(yīng)力 281
10.2　支座與殼體的相互影響 283
10.2.1　鞍座應(yīng)力的影響因素 284
10.2.2　等高雙鞍座壓應(yīng)力分析 285
10.2.3　特殊鞍座的影響及對(duì)策 288
10.2.4　鞍座位置的影響因素 294
10.2.5　立式支座和臥式支座的影響 295
10.3　膨脹節(jié)對(duì)熱交換器安全運(yùn)行的影響 295
10.3.1　膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)多種泄漏失效 296
10.3.2　膨脹節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量超差分析 301
參考文獻(xiàn) 309

第11章　熱交換器非常規(guī)工況參數(shù)對(duì)內(nèi)外密封的影響 311
11.1　耐壓試驗(yàn)特殊工況對(duì)密封的影響 311
11.1.1　耐壓試驗(yàn)工況下管板強(qiáng)度的校核 311
11.1.2　殼程較低試驗(yàn)壓力下的浮頭蓋密封技術(shù) 312
11.1.3　殼程較高試驗(yàn)壓力下的浮頭蓋密封技術(shù) 313
11.2　殼程較高溫度的浮頭結(jié)構(gòu)密封技術(shù) 318
11.2.1　浮頭蓋密封設(shè)計(jì)的溫度因素 318
11.2.2　浮頭管箱密封設(shè)計(jì)的溫度因素 319
11.3　設(shè)計(jì)未預(yù)防工況對(duì)密封的影響 320
11.3.1　意外工況對(duì)密封的影響 320
11.3.2　未預(yù)防開(kāi)停車工況的失效案例 321
11.3.3　常見(jiàn)誘導(dǎo)振動(dòng)案例分析 322
11.3.4　流體彈性不穩(wěn)定的特例 325
11.3.5　管板背面空間結(jié)構(gòu)禁忌 326
11.4　簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工況對(duì)密封的影響 327
11.4.1　計(jì)算模型簡(jiǎn)化的影響 327
11.4.2　設(shè)計(jì)技術(shù)欠缺的影響 329
參考文獻(xiàn) 331