板式换热器泄露机理探讨

板式换热器泄露机理探讨

冯晔永,孟楠,王志超,王闯,王蕊 

（洛阳双瑞精铸钛业有限公司，河南 洛阳 471000）

摘要：本文结合多年换热器生产过程中出现的泄露问题及问题总结，从板片与胶垫的贴合性，胶垫的性能，换热器的使用工况，换热器生产过程中的操作等几个方面阐述了解决换热器运行过程中

关键词：换热器；板片；胶垫；使用工况

可拆式板式换热器相比管壳式换热器，由于其换热效率高，占地面积小以及维修方便，得到了众多业主的青睐，在暖通，船舶，石化，电力，机械等等行业得到了广泛的应用。近年来，板式换热器的国产化率也不断提升，国内出现了众多的板式换热器生产厂家。但是由于可拆式板式换热器使用胶垫密封，相对焊接，比较容易泄露，而且相比欧美等板式换热器生产厂家，国产换热器厂家，不论从发展年限，板片的加工精度，胶垫的性能以及生产过程中的工艺控制等等，都有较大的差距。最终体现在国内的换热器质量不可靠，经常出现泄露问题。根据笔者多年的经验，现就可拆式板式换热器的泄露现象，以及泄露机理进行探讨。

1 换热器板片胶垫的匹配度

可拆式板式换热器主要由框板，定位导梁，支柱，换热器板片和胶垫组装而成。胶垫通过挂扣，按扣或粘接的方式，定位于换热器板片的胶垫槽中。板片垫片槽的形式千差万别，因此要求根据板片垫片槽的特性来开具胶垫模具，从而生产匹配性较好的胶垫。现实生产中，经常出现板片的型号为仿制国外的某个型号，国内众多厂家也有相同型号的板片，因此为了节省成本，交期等因素，直接从胶垫厂家购买相近型号的胶垫。某些胶垫匹配性没有问题，但有些胶垫在挂的过程中贴合性就差，有些是贴合性相对较好，但后期表现是匹配度不好。

如果板片胶垫匹配性不好，后期在水压试验过程中，会出现可靠性不高，压力较低时，板换基本不会出现泄露问题，如果水压试验压力较高，尤其是16公斤以上，会出现泄露的情况，尤其是内漏。而且多数是板片角孔处的二道密封被冲出，导致换热器出现内漏的情况。因此若想避免此情况，建议对于板片开具相对应的专用的胶垫模具，通过一定量的换热器的生产运行，以检验换热器板片与胶垫的匹配度是否满足要求，如果出现泄露，需要和胶垫厂家进行沟通，对胶垫模具进行维修，重新生产胶垫。

因此板片胶垫的匹配度对于板式换热器承压的稳定性起到了非常关键性的作用。

2换热器板片的性能

在某些工况中，会出现钛板式换热器泄露的情况，根据近几年对钛板式换热器售后的情况反馈，发现影响钛板式换热器稳定性的根本原因是钛板的性能，尤其是钛板的纵向屈服强度，国产钛板的纵向屈服强度往往较低，大于国标要求140MPa,而国外的钛板的纵向屈服强度范围为170-250MPa，由于纵向屈服强度低，导致板片偏软，虽然在压制过程中，板片不容易出现裂纹，前期性能包括在厂水压试验成功率较高，但出厂使用过程中，由于不稳定，会出现泄露风险。笔者经历的一种三介质钛板式换热器的生产，使用某些国产钛板，装配后板片错位，发至客户处进行配机试验，出现泄露。后更换国外高强度钛板，解决了此问题。对于某些使用钛板的换热器，如果介质压力较大，或者是中间是三开孔无支撑的情况，尽量使用高强度钛板，以此来解决换热器泄露问题。

3 换热器使用工况介质的影响

板式换热器生产过程中，经常会出现设计方，制造方，使用方的信息偏差而导致的换热器泄露。即甲方的实际工况和设计方不一致，导致制造方选用的板片胶垫不能满足甲方的实际工况。

例如常用的轧机用板式换热器，大部分制造方会使用304不锈钢板作为板片的材质。因为介质为乳化液和水换热，理论上304不锈钢板完全可以满足使用要求。但是在实际过程中，使用方很难保证乳化液中不掺杂其它介质，最终导致板片出现大面积蚀坑，甚至出现穿孔，导致板式换热器内漏，而最初甲方基于成本考虑，选用较低等级的304板片，但如果出现泄露，甲方需要停产，而板式换热器制造方需要派人员去判断原因，后期可能需要更换板片，经过很长时间才能将内漏的板式换热器维修完毕，对于两方均需要付出较大的代价。因此对于此种情况，笔者建议换热器板片选用再高等级的材质，例如316L甚至是TA1，板材的差价远远低于甲方停产以及制造方更换板材，人员出差导致的经济损失。

再比如某些海洋平台生活废水换热器，如果按照甲方的水和生活废水的介质选型，选用三元乙丙胶垫的话，换热器基本面临短时间运行即报废的可能，因为生活废水里往往含油脂，而三元乙丙胶垫恰恰不耐油。

从上述可以看出，换热器板片胶垫材质的选取相当关键，如果选取错误，必然导致换热器的泄露。但选取的基础是甲方，设计方和制造方三方对于换热器使用工况介质的经验把握。

4 换热器框架不按照校核计算

每个换热器制造厂家，在生产某型号换热器之前，必须按照《NBT47004.1-2017》标准的要求，对框架板和螺栓进行校核计算，之后按照校核后的框架板厚度、材质，螺栓的规格和材质进行加工。目前换热器市场竞争激烈，市场端对于价格比较敏感，因此部分厂家为了增强竞争力，选用的框架板和螺栓相比设计，不能满足其要求，而这降低了换热器在运行过程中的可靠性和稳定性。

因此笔者建议，在换热器的制作过程中，需要严格按照设计规范进行。某些特定工况下，出现换热器泄露，不涉及板片胶垫材质的原因，但同时找不出其它原因，使用加厚的框架甚至可以解决板式换热器的泄露问题。

5 换热器导梁的加工精度

  可拆式板式换热器的主要构件为框架板，导梁（导杆）、支柱、板片胶垫。其中板片通过悬挂在导梁（导杆）上进行滑动。因此导梁（导杆）在换热器上起了关键性的作用，一方面对框架起支撑作用，另一方面，也是关键性的作用，即是对于板片的定位。如果导梁（导杆）的尺寸或者和板片配合处的粗糙度有问题，则板片在向固定框架板移动过程中，会出现板片参差不齐的现象，即使最终换热器装配完毕，会出现一定概率的泄露，在后期换热器的长期运行中，可靠性会大打折扣。

因此导梁（导杆）的加工精度至关重要。

6换热器运行操作及振动

换热器在运行过程中，操作人员的操作对于换热器的可靠运行也至关重要。整个系统在初期运行中，需要开关阀门，尤其是换热器四个角孔处的阀门，一定要缓慢开启。系统在检修过程中，关闭阀门，尤其是换热器四个角孔处的阀门，也一定要缓慢关闭，防止因为急开急停造成管线的水锤效应，导致系统压力突然增大至使用压力的几倍甚至十几倍，对换热器造成极大冲击，直至泄露。

某些柴油机用换热器，由于运行过程中振动严重，也会造成换热器的泄露。

4 结论

综上所述，换热器泄露是影响换热器质量的首要因素，不仅对换热器，对整个换热器系统造成严重影响。如果要减少泄露，需要从板片胶垫的匹配度，板材性能的把关，板片胶垫材质和实际工况介质的相适性，框架板和导梁的设计，换热器运行过程中的操作等多方面入手，进行细致研究，

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作者简介：冯晔永，生于1966年6月，毕业于洛阳工学院夜大金属材料及热处理，技师，就职于中国船舶七二五所洛阳双瑞精铸钛业有限公司。