シェルアンドチューブ熱交換器におけるチューブとチューブシートの接続と破損の形態

シェルアンドチューブ熱交換器におけるチューブとチューブシートの接続と破損の形態

石油化学および化学機器の熱交換器システムでは、シェルアンドチューブ熱交換器は、その頑丈な構造、高い信頼性、および強力な適応性の利点により、化学品の製造および使用において常に主流となってきました。 しかし、熱交換器はその構造が複雑で使用条件が多様であるため、さまざまな故障が発生することがよくあります。 構造解析から、管束と管プレートの間の接続は破損しやすいことがわかります。 プロセスパラメータの分析から、腐食応力、温度差応力、および管束の振動はすべて、熱交換器の局所的または全体的な故障の原因となる可能性があります。

1. パイプと管板との接続形態

パイプとチューブプレート間の接続は、接続部での漏れを防止するために十分な気密性を確保する必要があり、熱や製品の損失を引き起こし、さらには人体や機器の安全を危険にさらすこともあります。 同時に、パイプが管板から外れないように、一定の軸力に耐えることができることを確認する必要があります。 パイプと管板の間の伝統的な接続方法は、伸縮継手、溶接、伸縮溶接の組み合わせです。

1.1 伸縮継手

1.1.1 機械圧延法

機械圧延方式で接続すると、熱交換チューブの過膨張や膨張不足が生じやすく、熱交換チューブの内壁が加工硬化しやすくなります。 長穴または反転エッジを備えた構造 (図 1 を参照) は、高い引張強度とシール要件が必要な状況で使用され、高温での動作には適していません。 温度差変化の影響により、伸縮継手部のチューブの残留応力が徐々に消失し、シール性や引張剥離性が低下し、熱交換チューブと管板との接続不良が発生します。 伸縮継手の構造が比較的シンプルなため、配管の交換や修理が容易であることが利点です。 一般的な適用条件は圧力4MPa以下、温度300度以下です。

1.1.2 油圧伸縮継手

油圧伸縮継手は応力分布が比較的均一で、生産性が高く、労働強度が低く、シール性能が優れています。

良い特性。 油圧伸縮継手は、配管の穴や溝の精度が特に厳しく求められます。

1.1.3 爆発管の拡張

爆発時の半径方向の力を利用してチューブを締め付けると同時に、爆発時の軸方向の力を利用して残留物をチューブ外に吐き出します。

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