不锈钢热交换器管传热不良是什么情况?

09/13/2025 01:53:36

不锈钢热交换器管的不锈钢材质本身导热性能相对较差,304不锈钢的热导率为15.0 W/(m·K),316不锈钢的热导率为14.6 W/(m·K),远低于铜(约400 W/(m·K))等传统换热材料。低导热使热量在管壁传递时存在较大阻力,特别是温差较大或管壁较厚的情况下尤为明显。此外不锈钢表面形成的氧化铬磨虽提高耐腐蚀性,却也增加了额外的热阻层。

除了材质本身,不锈钢热交换器管传热不良主要和工艺缺陷、使用环境、操作因素及维护管理有关。

工艺缺陷导致的传热不良:

1.焊接质量问题

焊缝咬边、气孔、焊脚高度不足等缺陷会导致换热管与管板连接失效,形成热阻区。某化工企业换热器监造项目中,管头焊接缺陷返修率超过85%,主要问题为焊缝根部咬边和气孔。高频焊接工艺虽能减少热阻(焊缝热阻可降至0.0005m²・K/W以下),但工艺控制不当仍会影响传热效率。

2.管板变形

管板加工变形或热应力变形会导致管子端口受力不均,产生微间隙,增加接触热阻。特别是当水侧与汽侧温差较大时,管板中心向汽侧鼓凸,在水侧发生凹陷,进一步恶化传热条件。

3.胀接缺陷‌

胀管不充分或过胀都会导致管板与换热管接触不良,传统胀接工艺的接触热阻可达0.001-0.002m²・K/W,远高于优质焊接工艺。

使用环境因素:

1.结垢问题‌

水垢由导热性较差的矿物质(如碳酸钙、硫酸钙)构成,1mm厚的水垢会让换热效率下降10%-15%,3mm垢层可使效率下降25%以上。结垢不仅增加热阻,还会缩小流通截面积,改变流体动力学特性。

2.水质影响

高浊度水流携带的杂质、油污粘附以及微生物滋生会产生生物膜,这些污染物会形成附加热阻层。某炼油厂常减压装置换热器因结垢导致总传热系数下降39.1%。

3.腐蚀问题‌

介质中的氯离子、硫化物等腐蚀性物质会侵蚀管壁,造成点蚀或均匀减薄。腐蚀产物堆积也会形成热阻,同时可能引发穿孔导致介质互串。

系统设计与操作因素:

1.热应力损伤

启停过程中温升率、温降率超标(如超过2℃/min)会使管子和管板受到较大热应力,导致连接处损坏。调峰时负荷变化过快也会产生类似问题。

2.流速异常

折流板腐蚀或堵塞导致介质流速降低,湍流程度减弱,对流传热系数下降。设计流速过低(如低于0.8m/s)也会影响传热效果。

3.隔板短路

分程隔板腐蚀穿孔或密封垫片损坏会导致介质流程缩短,冷热介质提前混合,破坏设计的温度梯度。

维护管理因素:

‌1.清洗不及时‌

即使水质合格,长期运作仍会累积污垢,未能按期清洗会突破临界污垢厚度。某企业夏季停产检修时,80%的时间用于除垢。

‌2.振动损伤‌

壳程流体诱导振动或外部管道振动会引发管束疲劳断裂,破坏传热表面完整性。

‌3.密封失效‌

浮头法兰密封漏或垫圈变质会导致介质互串,破坏热交换过程。

综上所述,不锈钢热交换器管不热是多重因素共同作用的结果,需要从材料选择、工艺控制、系统设计、运行维护等多个环节进行综合优化和定期检查,才能确保其长期稳定高效运行。

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