管壳换热器工作原理。

管壳式换热器的主要部件有：筒体、封头、管束、管板、折流板、接管、法兰等，在不同的工作条件和介质环境下，会出现各种形式的故障。对其结构进行了分析，认为在结构表面，特别是在应力突变处，如管子与管板连接处；从受力角度来看，结构表面不连续，特别是应力突变处，常因产生附加应力而导致失效，如筒体与管板的焊接处，从使用工况分析，由于高温高压而产生热应力或附加应力、工作介质具有腐蚀性、频繁地开停机引起换热管的流体诱导振动等，都会导致筒体、管板甚至整机失效。

二、管壳式换热器产生的原因。

管束的腐蚀和磨损失效。

热交换器的失效原因主要是腐蚀。腐蚀部位以换热管为主，其次为管板、热交换器封头、小径接管。

管束腐蚀磨损失效的主要原因是：

①污染腐蚀；

②液体具有腐蚀性；

③由于异物在管内壁的积聚，发生局部腐蚀；

④管端出现缝隙腐蚀。

防范措施包括：

①定期清洗管束；

②合理选材；

③向液体中添加缓蚀剂；

④在流体进口处设置过滤装置、缓冲结构等；

2热传导能力降低。

换热过程中，由于工质硬度较高，或流体中含有颗粒、悬浮物等，均会引起管束内、外壁严重结垢。随著污垢层的增厚，传热阻迅速增大，严重时污垢会阻塞工质流道，造成传热能力急剧下降。

防范措施：

①全面掌握易污染的部位、致污物质及污垢程度，定期检查；

②流体很容易结垢时，必须采用便于检查、拆卸、清理的设备或结构；

第三个管束泄漏。

管件在换热介质腐蚀、应力腐蚀、间隙腐蚀、碰撞、磨损等条件下，都会产生微裂纹，如果存在高拉应力或交变应力，裂纹会迅速扩展，从而发生泄漏。这时，现场常用堵管方法作为一种应急修补措施。事实上，堵管后由于增加的温差应力，使其本身的应力腐蚀加速，使管道发生更严重的破坏，从而导致管道整体报废。防止管束泄漏的方法应从材料选择、抗腐蚀、抗损伤、降低拉伸应力、防止振动等方面进行。工作时一旦发现管束泄漏，应尽可能地将管道拆卸更换，避免堵管。

4管束管板连接失效。

管束与管板连接形式根据其使用条件不同，可分为焊接、胀接、胀接三种类型。连接形式不同，失效形式也不同。本品是按常规方法焊接的，大修时可改变焊接方式，以增强换热管与管板间的焊缝强度。

①将单面焊改为双面焊；

②变管板与管束前端的平齐焊结构是一种伸出一定长度的角形焊接结构，制造专用的工具将管束与管板从平放位置转换为立放状态，将管束与管束的垂直焊接形式分开，并将其与管束的垂直焊接形式分开。

采用以上两种方法对焊接工艺进行改进，收到较好的效果。管身的失效壳体与管束的工作环境基本相同，因此壳体的失效形式、预防措施可以参照管束。

锈蚀是管壳式换热器的主要失效形式。除换热介质本身的酸碱、工质的腐蚀性外，以及壳体或管道有拉应力，管与管板之间有间隙等都会加速腐蚀，从而使换热器失效预防措施主要有：减小缝隙，选择耐蚀材料，提高焊缝质量，控制系统温度波动，减少法兰连接。