套管换热器弯管开裂分析

滕春东

摘 要：固安县天昊助剂有限公司一台套管式废水换热器正常运行一年后，其中一段U型连接管在使用过程中发生开裂，通过分析得出裂管原因，并且提出预防措施。

关键词：套管式换热器；U型管；分析；预防措施

1 前言

我公司于2014年7月为固安县天昊助剂有限公司设计了一台套管式废水换热器，套管式换热器是一种结构简单，安装灵活，传热面积增减自如，传热效能高的一种换热器，投产后一直运行良好，但一年后却出现一段U型连接管失效，其内拱侧开裂的现象。

2 设计概况

该换热器外管壳程公称直径DN65，内管管程公称直径DN40，管壳程设计压力均为7.7MPa，设计温度为280℃，采用TA10无缝钢管制造。壳程介质为氧化水，管程介质为废水，废水中含有一定量的有机物及盐类物质，经化物所试验研究决定采用TA10材料，进行强度计算，得出外管规格采用φ76×4.5mm，内管规格采用φ45×3mm，U型连接管亦采用φ45×3mm。破裂处的U型弯管，是管程中两个U型套管的连接管，裂口位于弯管的内拱处（图1）。

3 取样分析

3.1 厚度测量

对该失效的U型弯管进行取样检测，在弯管破裂处和直边段随机处切开，对破裂处截面内拱、外拱及两侧进行了测量，对直边段截面选取等分的4处进行了测量，测量厚度结果满足强度计算中计算厚度的要求，测量厚度结果见下表（单位mm）。

3.2 宏观观察

直边段切开后，观察内壁，表面情况良好。开裂处外表面呈现金黄色，裂口呈喇叭口状，长约45mm，宽度约为13mm，管壁明显减薄，边缘十分锋利，具有韧性断裂特征，观察靠近裂纹位置内壁形貌，表面有明显的腐蚀形貌，氧化较为严重，近距离观察断口侧面形貌，靠近断口位置已经呈现紫蓝色，且断口周边已经有沿圆周方向的鼓起，呈氧化黄色。……