在许多关键过程中使用热交换器来保护其他有价值的制造设备，优化能源消耗并降低相关的运营成本。正确的选择，安装和维护热交换器可以帮助提高流体系统的可靠性和效率。 热交换器维护人员说，当热交换器失败时，可能会导致昂贵的停机时间。
两个常见的热交换器故障（可以避免）是：机械故障，包括蒸汽或水锤，热疲劳和冷冻。化学腐蚀是由化学相互作用与循环液相互作用引起的。本文回顾了壳和管热交换器中可能出现的操作问题，并描述了可以采取的纠正措施来防止此类问题。
机械故障的原因
工业壳和管热交换器中有七种不同形式的机械故障：
金属腐蚀。
蒸汽或水锤。
振动。
热疲劳。
冷冻。
热膨胀。
流失的冷却水。
金属侵蚀
当管道金属磨损时，壳或管侧的流体过度速度会导致破坏性侵蚀。如果已经存在腐蚀，则可以加速腐蚀。腐蚀可能会去除管道的保护膜，从而进一步腐蚀新鲜金属。
容易腐蚀的区域是U形热交换器的U形肘部以及所有壳和管热交换器的管道入口。当输入热交换器时，喷嘴的高速流体被分为许多较小的流动时，进入管子的区域会遭受材料损失。当管子的入口区域发生过度速度时，通常会产生马蹄形腐蚀图案。
可以采取几个步骤以更大程度地降低金属腐蚀的风险。管道和入口喷嘴的较大推荐速度是许多变量的函数，包括管道材料，加工流体和温度。钢，不锈钢和铜 - 尼克合金等材料的管道速度比铜较高。在可行的地方，保持低于这些速度将有助于更大程度地减少金属腐蚀。
腐蚀问题可能由于湿地气体（如蒸汽）的影响而发生在管子外。水分冲击由超大入口喷嘴或通过在入口喷嘴中放置挡板来控制。
The typical shell-side nozzle velocity limit can be established by the following methods to prevent erosion from occurring outside the tube:
Density x velocity 2 = 1500
where the density is in pounds/cubic foot (lbm/ft3) and the speed is the speed of the shell nozzle in feet/second (ft/sec).
蒸汽或水锤
由突然或快速加速或液体减速引起的压力波动或冲击波会导致蒸汽或水锤。测得的压力可波动高达20,000 psi，这足以使热交换器中的管道破裂或塌陷。
在水或蒸汽加热应用中，破坏性压力波动会导致冷却水流的中断。然后将停滞的冷却水加热在沸点上方，导致蒸汽，水流的回收使蒸汽突然凝结，从而导致破坏性压力波动或水锤。
为了避免蒸汽或水锤的危险，在向热交换器施加热量之前，应始终激活冷却水流。调节控制阀也比流体流量控制阀更好，该流体控制阀突然打开或关闭并引起水锤。如果在外壳或管中处理可冷凝的液体，则真空断路器的排气孔可以帮助防止由于凝结物的积累而损坏蒸汽锤。
安装合适的大小陷阱并返回管，可防止凝结在外壳中积聚，有助于防止蒸汽锤击。工厂经理还应确保管道连接到冷凝水接收器或冷凝水返回泵。
振动
在可能的情况下，不应将热交换器放在设备（例如空气压缩机或机械冷却器）附近，因为这些机器的过多振动可能会导致管道故障。可以看出，由于振动而引起的热交换器故障的迹象是与挡板接触时的疲劳应力裂缝或管道腐蚀。
要解决由壳侧流引起的振动，需要复杂的设计分析并由热交换器制造商支持。避免过大的外壳侧液速度可防止损伤管中的振动，并防止在挡板上切割支撑点的动作。速度引起的振动还会通过在挡板接触点或U形弯曲区域硬化管道来导致疲劳失败，直到发生疲劳裂纹。
热膨胀和循环
hebei热交换器维护人员说，与重复的热周期或膨胀相关的累积应力会导致管失败。带有U形试管的管适合热膨胀和循环，因为管束可以在外壳内膨胀和收缩。当使用笔直的管道固定管板设计时，管道是在两个管道板之间固定的，无法扩展或收缩。
随着管子长度的差异增加，这个问题变得更加严重。温度差会导致管子弯曲，从而产生一种应力，直到它超过材料的拉伸强度。然后，管破裂了。裂缝通常在管子周围径向延伸，通常会导致破裂。在其他情况下，裂纹发生在管道中途，并沿管道纵向延伸。由流体的热膨胀引起的故障在蒸汽加热的交换机中很常见。
为了防止由于热膨胀和循环而导致的故障，可以在加热的流体系统中安装安全阀。还建议提供一些吸收流体膨胀的方法。例如，将储罐安装在加热的流体系统中可以防止安全阀定期排放。 （如果可能的话，应避免定期阀放电，因为这可能导致系统流体损失并在阀门上造成不必要的负担。）这些设备安装在热交换器和任何关闭或控制阀之间。
冻结
在任何温度下降以下设备中流体的冰点以下的热交换器中可能发生冻结失败。冻结的典型原因是：
没有热保护。
热保护控制系统或加热保护装置是错误的。
该装置的排水不正确，并在冬季关闭。
抗冻剂的浓度不足。
确保在最佳工作温度下运行的热交换器是避免结冰的主要解决方案，同时还可以确保设置较冷的设置并正常工作。此外，在冬季，应引起注意，以确保设备在关闭之前完全排干。
冷却水损失
压缩空气冷却器和气体冷却器应始终提供冷却液，然后再开始热气流动。如果没有足够的冷却液供应，高气温会融化或扭曲管道。应使用温度驱动的调节控制阀来调节冷却液流量。
腐蚀如何引起热交换器衰竭
由化学腐蚀引起的故障是由热交换器材料与通过热交换器循环的流体之间的复杂化学相互作用以及许多其他系统控制引起的。化学诱导的腐蚀失败的常见类型包括：
一般腐蚀。
色素沉着。
应力腐蚀。
去辛克化。
电腐蚀。
Crift腐蚀。
冷凝水凹槽。
全面的腐蚀
这种腐蚀的特征是管，管板或壳的相对均匀的腐蚀。可能没有证据表明发生了腐蚀。
相当稳定的攻击条件可以产生这种攻击。低pH（小于7）加二氧化碳或氧气会腐蚀铜。由于铜管内部的二氧化碳侵蚀，蓝色或蓝绿色可能出现在管子上。各种化学物质（例如酸）也可以产生这种类型的金属损失。
选择一种对环境充分耐腐蚀的材料，使用适当的处理化学物质可以最大化热交换器的使用寿命。
管道腐蚀
亚铁金属和非有产金属经常经常经历局部斑点。它是由坑内外氧气浓度的差异所建立的电化学潜力引起的。通常，这称为集中池。缺氧坑用作阳极，未受保护的金属表面用作阴极。可能会发生少量的凹坑；但是，任何凹坑都可能导致热交换器衰竭。
在没有流量且环境适合浓度池积累的情况下，可能会发生管道蚀刻。划痕，污垢或尺度沉积，表面缺陷，保护性尺度层的破裂，金属表面膜的破裂和物质粒子边界条件将进一步增强点蚀的灵敏度。
有助于防止斑点，请确保正确选择建筑材料。正确清洁热交换器并准备关闭。
应力腐蚀
板热交换器修复人员说，这种腐蚀形式将侵蚀压力区域中的材料粒子边界。热交管通常具有可避免和不可避免的残余应力。这些应力是在制造过程中拉伸或形成管，形成U形弯曲或将管膨胀到管板中的结果。这种腐蚀的失败是沿应力线和材料谷物边界的细裂纹的一种形式。
氯离子会在不锈钢管道上引起应力腐蚀，而氨可能会导致应力腐蚀和铜管或铜合金管上的裂解。
将管壁温度保持在115°F以下（45°C）以下，可防止氯离子浓度的施用中的应力腐蚀和开裂问题，高达50 ppm。 （但是请记住，必须根据Z高度而不是平均流体温度来计算管壁的温度。它们用于氨浓度较低的情况。
去辛克化
脱落形成一个多孔表面，其中锌被化学去除。当铜锌合金（铜含量小于85％）与停滞的溶液或具有高氧气和二氧化碳含量的水的水接触时，就会发生脱落。随着温度升高或pH下降到7以下，效果往往会加速。
使用具有较低锌含量的黄铜或含有锡或砷的黄铜来抑制化学作用，可以防止脱月。也可以通过控制环境引起问题，即避免与氧气和二氧化碳含量高的停滞溶液或水接触，从而避免这种情况。
电腐蚀
当在存在电解质（例如酸性水）的情况下组合不同类型的金属时，就会发生电化学腐蚀。通常，它在较少的贵金属上产生较高的反应速率，从而使其迅速腐蚀。合并金属不太可能产生电腐蚀。
Crift腐蚀
这种类型的腐蚀发生在隐藏区域和隐藏区域或挡板和管子之间，或者在宽松的尺度或灰尘下发生。形成局部细胞，并产生的腐蚀表现为与局部凹坑的金属损失。这通常给人以侵蚀正在发生的印象。对于相对停滞的条件，必须存在裂纹腐蚀。 CRIP腐蚀通常可以通过确保速度足以防止停滞或固体积聚来控制。
冷凝水沟槽
凝结式沟槽发生在蒸汽水热交换管外，尤其是在U形弯曲区域。当冷凝物从孔中的管道中排出时，可以通过切割管道中的不规则凹槽或通道来识别它。由于干区和湿区之间的电势差，通常在湿区中形成腐蚀单元。冷凝物必须很难被沟槽，当冷凝水从管道上排出时，它将磨损保护性氧化物膜。
通常可以通过控制冷凝水的pH和溶解气体并清洁管子束的外表面以去除阻碍均匀润湿的油来减少冷凝物的凹槽。
