Особенности ремонта теплообменной аппаратуры.

В процессе длительной работы теплообменные аппараты подвергаются загрязнению и износу. Поверхность их покрывается накипью, маслом, отложениями солей и смол, окисляется и т.п. С увелиением отложений возрастает термическое сопротивление стенки и ухудшается теплообмен.

Износ теплообменного аппарата выражается в следующем:

1) уменьшение толщины стенки корпуса, днища, трубных решеток;

2) выпучины и вмятины на корпусе и днищах;

3) свищи, трещины, прогары на корпусе, трубках и фланцах;

4) увеличение диаметра отверстий труб в трубнойрешетке;

5) прогиб трубных решеток и деформации трубок;

6) заклинивание плавающих головок;

7) повреждение линзовых компенсаторов;

8) повреждение сальниковых устройств, катковых и пружинных опр;

9) нарушение гидро- и термоизоляции.

Подготовка к ремонту включает выполнение следующих мероприятий:

1) снижается избыточное давление до атмосферного и аппарат освобождается от продукта;

2) отключается арматура и ставятся заглушки на всех подводящих и отводящих трубопроводах;

3) проводится продувка азотом или водяным паром с последующей промывкой водой и продувкой воздухом;

4) выполняется анализ на наличие ядовитых и взрывоопасных продуктов;

5) составляется план и получается разрешение на огненные работы, если они необходимы в процессе ремонта;

6) составляет акт сдачи времонт.

Далее выполняются следующие работы:

1) снятие крышек аппарата, люков, демонтаж обвязки и арматуры;

2) выявление дефектов вальцовки и сварки, а также целостности трубок гидравлическим и пневматическим испытаниями на рабочее давление;

3) частичная смена или отключение дефектных трубок, крепление труб вальцовкой или сваркой;

4) ремонт футеровки и антикоррозийных покрытий деталей с частичной заменой;

5) ремонт или замена износившейся арматуры, трубопроводов, регулировка предохранительных клапанов;

6) смена уплотнений разборных соединений;

7) извлечение трубок, чистка внутренней поверхности корпуса аппарата и теплообменных трубок, зачистка отверстий в трубной решетке, зачистка концов трубок;

8) замена части корпуса, днищ (крышек) и изношенных деталей;

9) изготовление новых трубок;

10) монтаж трубного пучка и вальцовка труб в решетке;

11) ремонт плавающих головок;

12) монтаж резьбовых соединений;

13) гидравлическое испытание межтрубной и трубной частей аппарата пробным давлением;

14) пневматическое испытание аппарата.

Наиболее трудоемкими операциями при ремонте теплообменной аппаратуры являются:

- монтаж и демонтаж резьбовых соединений;

- очистка теплообменной аппаратуры;

- извлечение трубных пучков;

- ремонт и изготовление трубных пучков и их установка;

- испытание теплообменников.

Снижение трудоемкости работ по монтажу и демонтажу резьбовых соединений достигается применением пневматиеских и гедравлических гайковертов. После разбалчивания снимается крышка аппарата. Уменьшение рудозатрат на опускание и подъем тяжелой крышки обеспечивается изготовлением поворотных кронштейнов, которые позволяют после разбалчивания отвести в сторону крышку и распределительную головку.

Извлекать трубные пуки можно только из теплообменников с плавающей головкой. Наименее механизированным способом является извлечение трубного пучка с помощью лебедок и домкратов. Более прогрессивны специальные устройства для извлечения, называемые экстракторами. Экстракторы представляют собой приспособления, которые крепятся на фланце теплообменника и с помощью домкрата или лебедки выталкивают трубный пучок. Извлекаемый пучок движется вместе с тележкой, на которой крепится его передняя часть.

В большинстве случаев в качестве экстракторов ипользуются приспособления для захвата трубного пучка в соетании с грузоподъемным механизмом. Извлекаемый из горизонтальных теплообменников трубный пучок поддерживается в горизонтальном положении автомобильным краном, с помощью тали и передвижного монорельса или тележки.

Демонтаж проводится в определенной последовательности:

1) снимаются крышки теплообменного аппарата;

2) демонтируются детали плавающей головки;

3) проводится предварительный сдвиг трубчатки;

4) тракторной лебедкой трубный пучек извлекается из аппарата;

5) при помощи хомутов и стропов трубчатка подвешивается к крюку автомобильного крана, который после окончательного извлечения трубчатки опускает его на прицеп для транспортирования на место очистки и ремонта.

На монорельсе размещаются два тельфера, что позволяет без затруднений проводить демонтаж и монтаж трубчатки. Извлечение трубчатки осуществляется отводным блоком и полиспастом. Для этого может применяться передвижной монорельс.

Извлечение трубчатки с помощью передвижной тележки. Тележка жестко крепится к фланцу трубного пучка с помощью соедининтельной планки и болтов. Для этой цели на плите установлен упорный сухарь. Для регулировки высоты трубного пучка опорная плита соединяется с платформой тележки с помощью четырех винтовых домкратов. Извлечение трубчатки производится лебедкой, при этом усилие лебедки прилагается к тележке.

Для теплообменников, расположенных на высоте, наиболее удобным грузоподъемным механизмом остается автомобильный кран. Извлечение трубного пучка из вертикальных теплообменников проще, чем из горизнтальных, и осуществляется принципиально теми же способами.

Для установки трубного пучка в корпус кроме описанных выше приспособлений используется также специальное монтажное припособление, заменяющее лебедку. Оно состоит из корпуса с фланцем и привода. В привод входят электродвигатель и планетарный редуктор. Соосно с редуктором установлен барабан для намотки стального троса. В корпусе для направления троса установлены два ролика. Приспособление крепится к корпусу теплообменника вместо крышки. Монтаж трубного пучка осуществляется при поддержке тельферами или тележкой.

Очистка трубок от осложнений включает обработку как внутренних, так и наружных поверхностей.

Используются следующие методы очистки:

1) химические;

2) абразивные (для нерастворимых отложений);

3) специальные.

Химическая очистка выполняется без вскрытия и разборки теплообменника. Для очистки от накипи применяют 5-15% раствор соляной кислоты с добавками ингибиторов. Для очистки от органических отложений используются углеводородные растворители. Очистка от твердых отложений оказывается эффективной при заполнении теплообменника на сутки 5% раствором соляной кислоты с добавкой жидкого стекла. Твердый осадок разрыхляется в этом растворе и затем легко смывается водой.

Абразивные методы очистки – механический, гидропневматический, гидромеханический (струей воды высокого давления) и пескоструйный.

Механическая очистка осуществляется при помощи шомполов, сверл, щеток, шарошек, резцов, буров с подачей воды или воздуха для удаления продуктов очистки. Простейшим приспособлением является стальной пруток с ершом из стальной проволоки, приваренным к путку.

Приспособление для механиеской чистке трубок состоит из пневмодрели, используемой в качестве привода, конуса Морзе и трубки с закрепленным на ней держателем резцов. Держатель имеет два отверстия, в которые вставляются шплинты, служашие для свободного закрепления двух симметрично располженных резцов с напаянными победитовыми наконечниками. На трубку насажена трубка большего диаметра, которая служит для удерживания приспособления во время работы. Резцы к стенкам очищаемых трубок прижимаются с помощью пружины, а также центробежной силой и при вращении счищают осадок со стенок. После первичной обработки трубок резцом их подвергают окончательной чистке стальным ершом.

Часто при механическом способе чистка проводится при помощи приводных или ручных инструментов. Крышки теплообменника при этом снимаются. Приспособление для удаления твердых и хрупких отлоений накипи, кокса, солей с внутренних поверхностей горизонтальных и вертикальных трубок теплообменных аппаратов. К тали подвешивается сверлильная машина, состоящая из бура, полого вала, распределительного золотника, электро- и пневмопривода и упора. Таль располагается на кран-балке, помещаемой на двух треногах. При вращении и поступательном движении бура происходит рыхление отложений на внутренней поверхности трубки. Вода, подаваемая через золотниковое устройство, вымывает грязь. Предусмотрена также подача воздуха и водяного пара.

При чистке U-образных трубок используется гибкий шланг. Очистка трубок с помощью воды и воздуха называется гидропневматической. В загрязненную трубку одновременно подаются вода и сжатый воздух. Сжатый воздух, расширяясь, резко увеличивает скорость движения воды, которая начинает перемещаться по трубке последовательными водяными «пробками» с интенсивными завихрениями. Совместное движение воды и воздуха быстро разрушает отложения на стенках трубок, очищая их.

Одновременная подача в трубу воды и воздуха осуществляется при помощи воздушного «пистолета». Воздух под давлением 0,7-0,8 МПа и вода под давлением 0,5-0,6 МПа при соотношении 1:1 подаются шлангами.

Гидропневматическая очистка трубок позволяет сократить время очистки по сравнению с механической в 8-10 раз, значительно реже подвергать очистке теплообменники, повысить производительность труда.

Гидромеханическая очистка заключается в следующем. Насосом высокого давления по напорным шлангам подается вода в полую шлангу, на конце которой установлено сопло с несколькими отвертиями. Струя воды выходит из сопла под большим давлением, режет и открывает отложения от стенок очищаемых поверхностей. Достоинство такого метода – возможность очистки внутренней и наружной поверхности трубок, а также корпуса непосредственно на месте установки аппарата. При этом достигаемая степень очистки значительно выше, чем при других методах.

Время очистки одной трубы составляет 10 - 15 с. Установки обычно изготавливаются передвижными. Широкий диапазон изменения давления (от 15 до 70 МПа) дает возможность удалять отложения практически любой твердости.

Пескоструйная очистка позволяет добиться наиболее полной очистки труб, в результате чего коэффициент теплопередачи восстанавливается до значений, соответствующих отсутствию термических сопротивлений, обусловленных загрязнениями. Сущность пескоструйной очистки заключается в обработке очищаемой поверхности взвесью песка в воздухе или воде, подаваемой с большой скоростью.

К специальным методам относится ультразвуковая очистка. Ультразвуковые преобразователи через посредство головок с вибраторами, устанавливаемыми в жидкости (воде) внутри очищаемого объема, позволяют полностью удалить твердые отложения, разрушаемые под действием ультразвуковых колебаний и вымываемые звукопередающей средой.

При ремонте трубного пучка допускается установка пробок на 15% трубок в каждом потоке пучка. При выходе из строя более 15% трубок все они заменяются полностью. Выбор материала трубок осуществляется с учетом характеристики среды, ее параметров и в соответствии с действующими нормами. Применение бывших в употреблении трубок допускается, если они потеряли вследствие износа не более 30% первоначального веса.

Правка вмятин в трубах проводится с помощью приспособления. Штанга продеваетс через трубу до упора оправки во вмятину. После этого на штангу надевается шайба и гайка. При завинчивании гайки оправка осуществляет выпрямление вмятого участка.

При замене завальцованные трубки, не выступающие над решеткой, отрезают ножовкой или специльным приспособлением за трубной решеткой. Трубки, выступающие над трубной решеткой, отрезают головкой с резцом. Оставшиеся в гнездах решеток концы трубок сплющивают и выбивают.

Удаление дефектных приваренных труб проводится вырубкой сварного кольцевого шва вручную или срезанием торца трубы и валикового шва специальной фрезой с приводом от гибкого вала или переносной дрели.

Вставляемые новые трубки трезают по длине трубного пучка с прибавкой 8-10 мм длины. Концы трубок зачищают до металлического блеска на длину, равную толщине решетки с прибавкой 10 мм на сторону. В трубной решетке все отверстия зачищают от заусенцев, ржавчины и грязи. Налиие продольных рисок в отверстиях трубной решетки не допускается. Перед установкой трубок отверстия в решетке продувают воздухом и насухо протирают. Зазор между наружным диаметром трубки и отверстием в решетке должен быть не более 1,5% диаметра трубки.

Концы трубок крепятся в трубных решетках развальцовкой. При этом отверстия под развальцовку обрабатываются не ниже седьмого класса шероховатости. Концы трубок должны выступать на 3-5 мм у наружного торца каждой решетки и быть отбортованными. Ввиду того, что трубки при развальцовке удлиняются, сначала развальцовывают все концы трубок в одной решетке, а потом и в другой. При этом вальцуют четыре трубки крест-накрест, затем все трубки по периетру и далее остальные.

При высококачественной развальцовке развальцованная поверхность должна быть равномерно деформирована.

Степень развальцовки должна быть в пределах 0,15-0,35%.

При развальцовке не допускаются следующие дефекты:

- отсутствие характерного перехода между развальцованной и неразвальцованной частями труб;

- резмерная длина колокольчика или раздутый выход трубы за трубной решеткой;

- одностороннее выпучивание трубки на выходе из гнезда;

- подрез трубы по кромкам гнезда трубной решетки;

- трещины и разрывы в вальцованной части трубы или в колокольчике.

В теплообменных аппаратах жесткой конструкции применяется также сварное крепление трубок в трубной решетке. При этом трубки и решетки должны быть изготовлены из хорошо свариваемых металлов.

Корпус аппарата, имеющий различные выпучины и вмятины, выправляется ударами кувалды по медной подкладке. Устранение небольших вмятин при толщине стенки корпуса или крышке, выполненных из углеродистой стали, не более 3-4 мм осуществляется нагревом. Если невозможно устранить указанные выше дефекты ударами и нагревом, то поврежденные части либо удадляются, либо на них ставятся накладки.

Дефектные штуцеры и трубные решетки при достижении максимальных величин износа и прогиба подлежат замене.

Свищи и трещины устраняются путем заварки или постановкой накладок с предварительным удалением дефектного участка.

При помощи цветной дефектоскопии определяют протяженность и положение концов трещин, обнаруженных в корпусе. Эти концы до заварки засверливаются сверлами диаметром 3-4 мм. Несквозные трещины глубиной не более 0,4 толщины стенки разделываются под заварку односторонней вырубкой на максимальную глубину трещины со снятием кромок под углом 50-60º. При трещине более 100 мм сварку ведут обратноступенчатым методом. Сквозные и несквозные трещины глубиной более 0,4 толщины стенки разделывают на всю длину вырубкой зубилом или газорезкой. При появлении гнездообразных трещин поврежденные места вырезаются и закрываются заплатами, которые не должны иметь острых углов. Площадь заплаты не должна превышать ⅓ площади листа аппарата.

При частичной замене корпуса аппарата необходимо выполнять следующие требования:

- материал для изготовления новых частей корпуса должен быть по механическим и химическим свойствам одинаков с материалом рекомендуемого корпуса;

- толщина листа заменяемой части должна быть не меньше проектной;

- электроды должны соответствовать свариваемому материалу;

- продольные швы в горизонтальных аппаратах не должны быть в нижней части аппарата;

- кромки поверхности обечайки и основного металла на ширине 10 мм должны быть зачищены перед сваркой до чистого металла;

- замыкающие бечайки должны быть шириной не менее 400 мм;

- продольные швы в отдельных обечайках цилиндрической части аппарата, а также меридиональные или хордовые швы днищ, примыкающие к обечайкам, должны быть смещены относительно друг друга не менее чем на 100 мм;

- расстояние между продольными швами в отдельных обечайках должно быть не менее 200 мм;

- при сварке стыков необходимо предусмотреть плавный переход от одного элемента к другому.

Опрессовка теплообменников жесткой конструкции производится при снятых крышках. Вода при гидравлическом испытании подается в межтрубное пространство. Появление воды в любой из трубок или месте вальцовки трубки в трубной решетке указывает на дефекты ремонта. В теплообменниках с плавающей головкой одна из трубных решеток не прикреплена к корпусу. При гидравлическом испытании со стороны плавающей головки снимается крышка теплообменника и на ее место устанавливаеся сальниково приспособление, предназначенное для создания герметичности между корпусом и плавающей гловкой.

Существует несколько типов ремонта теплообменников:

- плановый ремонт,

- внеочередной ремонт,

- капитальный ремонт теплообменников.

Плановый или текущий ремонт теплообменников состоит в оперативном и своевременном устранении возникших в процессе эксплуатации дефектов и неисправностей.

Ярким примером может послужить:

- протекание теплоносителей внутри системы (протекание из контура в контур). Такой дефект встречается крайне редко и вызван в основном коррозией металлических пластин в наборных теплообменниках. Если в процессе эксплуатации выходят из строя уплотнители, протекание внутри контура не возникает. Капитальный ремонт теплообменников с таким видом повреждения может мыть произведен на месте, без демонтажа и перевозки. Пластины с явно выраженной коррозией удаляются из теплообменника;

- протекание теплоносителя между пластинами в одном или в нескольких местах. Возникновение такого дефекта возможно только в результате гидроудара, а также в случае неправильной сборки после очистки теплообменника. Устранение подобного эффекта выполняется на месте без демонтажа теплообменника.