ความล้มเหลวทางกลไกที่พบบ่อยที่สุดในเชลล์ & ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นตัวแทนของอุปกรณ์กระบวนการสำคัญที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อการทำความเย็น, เครื่องทำความร้อน, การใช้งานแบบต้มและการควบแน่น. การถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพอาศัยเครือข่ายท่อที่เชื่อถือได้เพื่อส่งของเหลวร้อน/เย็นไปยังเปลือกตัวแลกเปลี่ยน. อย่างไรก็ตาม, ความเค้นทางความร้อนและไฮดรอลิกที่ซับซ้อน, การมีอยู่ของสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและความเป็นไปได้ที่จะเกิดตะกรันเป็นเวลานานหลายปี หมายความว่าท่อมีแนวโน้มที่จะเกิดกลไกการย่อยสลายที่บ่อนทำลายความสมบูรณ์ของโครงสร้าง. รายงานนี้จะวิเคราะห์โหมดความล้มเหลวทางกลที่โดดเด่นซึ่งส่งผลกระทบต่อท่อและเปลือกแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อช่วยป้องกัน, การตรวจสอบ, และการประเมินความสมบูรณ์ซึ่งสนับสนุนอายุการใช้งานที่ยาวนาน.

ความล้มเหลวของท่อ

เป็นพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่ละเอียดอ่อน, หลอด สัมผัสกับความเครียดอันหนักหน่วงของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน. โหมดความเสียหายของท่อหลายรูปแบบจัดอยู่ในโหมดที่แพร่หลายที่สุด:

• การไหลเร่ง การกร่อน: คราบสะสมที่ก่อตัวจะมีสารกัดกร่อนเข้มข้น, เร่งผนังบาง, โดยเฉพาะบริเวณที่กระแสน้ำผันผวนที่โค้งรูปตัว U. ปล่อยทิ้งไว้โดยไม่เลือก, รูเข็มรั่ว/แตกเกิดขึ้น.
• การสึกหรอของแรงสั่นสะเทือน: ปฏิสัมพันธ์ของแผ่นรองรับท่อทำให้เกิดการสึกหรอของแรงสั่นสะเทือนแบบเสียดทานโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับท่อด้านบน. การกัดเซาะแทรกซึมเข้าโจมตีความหนาของท่ออย่างล้ำลึก.
• การเปรอะเปื้อน/การกัดกร่อนภายใต้คราบสกปรก: สภาวะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนส่งเสริมการสะสมตัวของการกัดกร่อนที่อยู่เบื้องหลังชั้นฉนวน, ตรวจไม่พบกำแพงที่บางลงอย่างลับๆ.
• การกัดกร่อนจากความเครียด: สำหรับการผสมผสานระหว่างวัสดุท่อที่อ่อนแอและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น สารละลายคลอไรด์, รอยแตกร้าวอาจแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว.

การบรรเทาผลกระทบอาศัยการฉีดสารยับยั้งการกัดกร่อน, การออกแบบการรองรับที่ได้รับการปรับปรุงช่วยลดจุดสึกหรอ, การตรวจสอบออนไลน์เพื่อการทำความสะอาดทันเวลาก่อนการเจาะ.

ความล้มเหลวของเชลล์
เปลือกหุ้มแรงดันจะรักษาความเครียดจากความร้อนที่ต่ำกว่า แต่ต้องรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้าง. รูปแบบความเสียหายที่สังเกตได้ทั่วไป ได้แก่:

• การทำให้ผอมบางจากการกัดกร่อนทั่วไป: พื้นผิวเปลือกที่สัมผัสกับของเหลวในกระบวนการโดยตรงจะมีการกัดกร่อนสม่ำเสมอ ส่งผลให้ความหนาของผนังลดลง, ในที่สุดก็เข้าใกล้รหัสขั้นต่ำ.
• บ่อ: การกัดกร่อนเฉพาะที่ทำให้เกิดหลุมที่อาจเชื่อมโยงกับการรวมโครงสร้างจุลภาคระยะที่สองแบบแข็งพิเศษ. หลุมสามารถรวมตัวกันบ่อนทำลายความซื่อสัตย์.
• การสั่นสะเทือนที่เกิดจากกระแสน้ำวน: เสียงสะท้อนของเชลล์จากกระแสน้ำวนที่ปั่นป่วนจะกระตุ้นให้เกิดความล้าของโลหะในรอบสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวแลกเปลี่ยนที่ระบายความร้อนต่ำกว่า. การแตกร้าวเริ่มจากภายในเปลือกหอย.
• การกัดกร่อนจากความเครียด: คล้ายกับหลอด, การรวมกันของเปลือกและสภาพแวดล้อม H2S แบบเปียกอาจเสี่ยงต่อปัญหาการแตกร้าวที่ได้รับความช่วยเหลือด้านสิ่งแวดล้อม.

การตรวจสอบแบบไม่ทำลายเป็นประจำจะประเมินการทำให้เปลือกแฟล็กบางลงซึ่งต้องมีการซ่อมแซม/เปลี่ยนใหม่ก่อนที่จะถึงเกณฑ์ที่ไม่สามารถให้บริการได้. การป้องกันแคโทดยังช่วยยืดอายุการใช้งานของเปลือกอีกด้วย.

ผลกระทบจากการเปรอะเปื้อน
การเปรอะเปื้อนทำหน้าที่เป็นตัวเร่งให้เกิดกลไกความเสียหายมากมายโดย:

• ขัดขวางการถ่ายเทความร้อน, การเพิ่มอุณหภูมิของโลหะให้ลึกลงไปในตัวแลกเปลี่ยน’ วงจรความร้อน.
• การรวมตัวกันของสารกัดกร่อนในคราบสกปรกจะละลายฟิล์มป้องกันออกไซด์.
• การกักเก็บจุลินทรีย์ส่งเสริมการกัดกร่อนที่ได้รับอิทธิพลจากจุลชีววิทยา.
• การเพิ่มแรงเสียดทานทำให้เกิดการสั่นสะเทือน/การกัดเซาะ.

การทำความสะอาดเป็นประจำจะรักษาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ยอมรับได้ลดลงด้านล่าง 25% ในขณะที่ชั้นที่สะสมอยู่ยังคงบางพอที่จะนำออกได้. การตรวจสอบแรงกดดันด้านต่างช่วยจัดตารางเวลาการทำความสะอาดก่อนที่การเสื่อมสภาพจะเร็วขึ้น.

สรุปผลการวิจัย

การพิจารณาวัสดุอย่างเป็นระบบ, คุณสมบัติของของเหลว, สภาพการทำงานและกลไกความเสียหายช่วยให้กระจ่างว่าความล้มเหลวทางกลมักเริ่มต้นขึ้นภายในเครือข่ายท่อแลกเปลี่ยนความร้อน. การบูรณาการกลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ เช่น สารยับยั้ง, การประเมินแบบไม่ทำลายและการตรวจสอบการสะสมช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพ, จึงขยายระยะเวลาการบริการและความน่าเชื่อถือของสินทรัพย์การถ่ายเทความร้อนที่สำคัญเหล่านี้.