换热器管束的失效概率计算

李志峰，吴建平，王晓博，曾凡梁

(1.中国特种设备检测研究院，北京 100013；2.中韩(武汉)石油化工有限公司，湖北 武汉 430000)

各种型式的换热器是过程装备中主要的固定式压力容器之一，被广泛应用于石油化工等能源行业。按照换热器的设计标准，需要依据换热器的内径、长度和换热面积选择换热管的口径和长度，依据换热器管、壳程工况环境选择管束材质。一般情况下，管子的内径为15～32 mm，壁厚为1.5～2.5 mm。换热器的使用环境比较复杂，在使用过程中，经常会遇到腐蚀性环境、振动疲劳、机械磨损、汽蚀等情况，因其原始壁厚较薄，所以极易发生壁厚损失直至破裂。在设计资料中换热管束的设计寿命一般为投入使用后3年，是换热器使用过程中的薄弱环节。而工厂一般在不能满足换热效率的需求时，才对换热器进行检修；也有在换热管堵管10%时，对管束进行更换的；更多的情况是由于换热管的失效造成非计划停车后对管束进行维修或更换，并不能做到提前预测。所以对换热器管束进行失效概率分析是很有意义的，可以提前制定检修或更换策略，减少因换热器内漏造成的非计划停车，节约工厂运行成本。目前换热器管束失效概率的计算方法都是基于威布尔概率统计方法。

1 失效概率计算方法

1.1 威布尔概率统计方法

威布尔分布因对各种类型的试验数据拟合能力强，被广泛用于机械、化工等产品可靠性研究中【1-9】，其中应用最多是威布尔三参数模型和双参数模型。……