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板式换热器失效分析研究

作　者: 孔文彬
导　师: 江楠
学　校: 华南理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 板式换热器失效分析事故树分析板片理化检测应力腐蚀破裂
分类号: TK172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

板式换热器由于具有换热效率高、结构紧凑、占地面积小、板片形式多、组装灵活、拆卸清洗方便等优点,在石油、化工、轻工、食品、制冷等行业得到广泛的应用,是生产、生活中重要的工艺设备和节能设备。但是,板式换热器在设计制造及使用过程中经常由于各种原因发生泄漏、结垢堵塞、应力腐蚀破裂等失效事故。因此,为了保证板式换热器的正常运行,延长使用寿命,查明失效原因,减少各类失效事故的重复发生,对板式换热器进行综合全面的失效分析具有重要的现实和指导意义。本文在系统探讨板式换热器失效分析的基本理论和全面研究板式换热器失效事故树分析的基础上,对广东某石化企业一板式换热器失效实例进行了系统的理化检测分析,并从材料因素、环境因素及应力因素等方面进行了失效原因综合分析和讨论,最后根据分析结果提出了防范建议措施,得出以下结论:(1)板式换热器的失效形式和失效事故类型有多种,影响板式换热器失效的因素更多。在失效分析中,应从材料、设计制造、工作环境、应力、管理等因素出发,采用直观形象、层次清楚的事故树分析方法进行全面分析和研究,确定板式换热器失效的主要类型和影响其失效的主要因素、次要因素。(2)失效的板式换热器板片表面发生点腐蚀,腐蚀源于冷却水侧,腐蚀造成304奥氏体不锈钢板片在密封槽处破裂,裂纹及断口宏观、微观形貌分析结果具有应力腐蚀破裂的典型特征。密封槽上存在较高的残余应力,板片长期处在含有较多Cl ?和S 2?的循环冷却水介质中发生了应力腐蚀破裂。(3)材料金相检验微观组织正常,为典型的奥氏体组织结构。材料化学成分中Si含量较高和Ni含量略微偏低,Si含量偏高易导致冷脆,Ni含量偏低降低了不锈钢的抗腐蚀能力。材料的硬化导致其塑性降低而脆性增大,对应力腐蚀更敏感。(4)在生产实际操作中,严格控制流体中腐蚀介质的浓度,合理选择化学成分符合标准的适合工况要求的材料,加工制造过程操作规范并进行相应的热处理,关键结构设计合理,零部件组装得当以及完善的设备管理制度等控制防范措施对减少板式换热器此类失效事故的重复发生会产生良好的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-20
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 板式换热器简介  12-15
    1.2.1 板式换热器结构简介  12-13
    1.2.2 板式换热器的特点  13-15
  1.3 板式换热器的发展、研究及应用现状  15-17
  1.4 板式换热器常见的失效事故  17-18
  1.5 研究的目的及意义  18-19
  1.6 研究的内容及方法  19-20
第二章板式换热器失效分析的基本理论  20-30
  2.1 板式换热器失效形式  20-21
  2.2 失效分析及其基本理论  21-24
    2.2.1 国内外失效分析发展历程  22-23
    2.2.2 失效分析的主要理论  23-24
  2.3 失效分析的思路和程序  24-27
    2.3.1 失效分析的思路  24-26
    2.3.2 失效分析的程序  26-27
  2.4 失效分析的主要技术  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章板式换热器事故树分析  30-49
  3.1 事故树概述  30-35
    3.1.1 基本概念  30-32
    3.1.2 事故树的特点  32-33
    3.1.3 事故树分析的步骤  33-35
  3.2 板式换热器主要失效事故及原因分析  35-38
  3.3 事故树建立及分析  38-48
    3.3.1 计算机辅助事故树分析  38-39
    3.3.2 事故树建立  39-42
    3.3.3 定性分析  42-46
    3.3.4 事故树定量分析  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章板式换热器失效分析实例  49-66
  4.1 失效换热器概述  49
  4.2 研究分析方法及检测设备  49-50
    4.2.1 研究分析方法  49-50
    4.2.2 试验设备  50
  4.3 裂纹及断口形貌分析  50-55
    4.3.1 宏观形貌分析  51-52
    4.3.2 微观形貌分析  52-55
  4.4 断口表面成分分析  55-57
  4.5 垢层X 射线衍射分析  57
  4.6 板片材料化学成分分析  57-58
  4.7 材料金相检验  58-61
  4.8 材料硬度试验  61-62
  4.9 板片残余应力测试  62-65
  4.10 本章小结  65-66
第五章综合分析与讨论  66-69
  5.1 材料因素  66-67
  5.2 环境因素  67
  5.3 应力因素  67
  5.4 防范措施  67-68
  5.5 本章小结  68-69
结论及展望  69-71
  结论  69-70
  展望  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间取得的研究成果  75-76
致谢  76-77
附件  77

板式换热器失效分析研究

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