Défaillance mécanique la plus courante dans Shell & Tuyau d'échangeur de chaleur

Les échangeurs de chaleur représentent un équipement de traitement crucial, largement utilisé dans les industries pour le refroidissement., chauffage, applications d'ébullition et de condensation. Un transfert de chaleur efficace repose sur des réseaux de canalisations fiables pour acheminer les fluides chauds/froids dans les coques des échangeurs.. toutefois, les contraintes thermiques et hydrauliques complexes, la présence d'environnements corrosifs et la possibilité d'encrassement sur de nombreuses années signifient que la tuyauterie est sujette à des mécanismes de dégradation compromettant l'intégrité structurelle. Ce rapport analyse les modes de défaillance mécanique dominants affectant les tubes et les coques des échangeurs de chaleur afin de contribuer à la prévention., inspection, et des évaluations d'intégrité prenant en charge de longues durées de vie opérationnelles.

Pannes de tubes

En tant que surfaces sensibles au transfert de chaleur, tubes subir le poids des contraintes de l'échangeur de chaleur. Plusieurs modes d’endommagement des tubes comptent parmi les plus répandus:

• Flux accéléré Corrosion: Les dépôts formés concentrent des produits corrosifs, accélération de l’amincissement des parois, surtout là où les débits fluctuent au niveau des virages en U. Laissé sans contrôle, des fuites/ruptures de sténopé se produisent.
• Usure due aux vibrations: Les interactions entre les plaques de support des tubes induisent une usure par vibration et par friction, préférentiellement sur les tubes supérieurs.. L'érosion pénètre profondément en attaquant l'épaisseur du tube.
• Encrassement/Corrosion sous les dépôts: Les conditions de l’échangeur thermique favorisent les dépôts abritant une attaque corrosive derrière une couche isolée, Des murs qui s'amincissent furtivement et ne sont pas détectés.
• Fissuration par corrosion: Pour certaines combinaisons de matériaux de tubes sensibles et d'environnements agressifs comme les solutions de chlorure, les fissures folles peuvent se propager rapidement.

L'atténuation repose sur l'injection d'inhibiteurs de corrosion, conceptions de support améliorées réduisant les points d'usure, surveillance en ligne pour un nettoyage rapide avant les perforations.

Pannes de coque
La coque du boîtier sous pression subit des contraintes thermiques inférieures tout en devant maintenir son intégrité structurelle.. Les modes de dommages couramment observés comprennent:

• Amincissement général par corrosion: Les surfaces de coque exposées directement aux fluides de traitement subissent une corrosion uniforme réduisant l'épaisseur de la paroi, se rapprochant finalement des minimums de code.
• Piqûres: Une corrosion localisée initie des piqûres éventuellement liées à des inclusions microstructurales dures préférentielles de deuxième phase. Les fosses peuvent fusionner, compromettant l'intégrité.
• Vibration induite par le vortex: La résonance de la coque provenant des vortex fluides turbulents provoque une fatigue métallique à cycle élevé, en particulier dans les échangeurs sous-refroidis.. La fissuration s'initie depuis l'intérieur de la coque.
• Fissuration par corrosion: Semblable aux tubes, certaines combinaisons de coques et d'environnements H2S humides risquent de provoquer des problèmes de fissuration assistée par l'environnement.

Les inspections non destructives de routine évaluent l'amincissement jusqu'à signaler les coques nécessitant une réparation/un remplacement avant d'atteindre les seuils d'inutilisabilité.. La protection cathodique contribue également à prolonger la durée de vie des coques.

Effets d'encrassement
L'encrassement agit comme un accélérateur de nombreux mécanismes de dommages en:

• Entrave au transfert de chaleur, augmenter la température des métaux plus profondément dans les échangeurs’ cycles thermiques.
• Concentration de corrosifs dans des dépôts dissolvant des films d'oxyde protecteurs.
• Hébergeant des microbes favorisant la corrosion influencée par les microbiologies.
• Augmentation du frottement augmentant le potentiel de vibration/érosion.

Un nettoyage régulier maintient des réductions acceptables du coefficient de transfert de chaleur ci-dessous 25% tandis que les couches déposées restent suffisamment fines pour être enlevées. La surveillance des pressions différentielles facilite la planification des nettoyages avant que la détérioration ne s'accélère.

conclusions

Prise en compte systématique des matériaux, propriétés du fluide, les conditions de fonctionnement et les mécanismes de dommages mettent en lumière les endroits où les défaillances mécaniques se déclenchent généralement dans les réseaux de tuyauterie des échangeurs de chaleur. Intégrer des stratégies d'atténuation comme les inhibiteurs, l'évaluation non destructive et la surveillance des dépôts aident à prévenir la détérioration, prolongeant ainsi les intervalles d'entretien et la fiabilité de ces actifs de transfert de chaleur critiques.