管壳式换热器维护检修规程【2019版】

管壳式换热器维护检修规程

1  范围

1.1  主题内容

管壳式换热器维护检修规程

    本规程规定了管壳式换热器的检修周期与内容、检修程序与质量标准、试验与验收、维护与故障处理。

1.2  适用范围

1.2.1  本规程适用于石油化工装置常用管壳式换热器，设计压力在35MPa以下的石油化工钢制固定管板式、浮头式、U形管式等管壳式换热器及釜式重沸器，有特殊要求的换热器应遵循其特殊的维护检修规程。

1.2.2  除符合本规程外，管壳式换热器维护检修还应符合设计文件的要求。

1.2.3  受压元件的检修遵照SHS 01004《压力容器维护检修规程》。

2  规范性引用文件

    下列文件中的条款通过本规程的引用而成为本规程的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规程，然而，鼓励根据本规程达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规程。

    中华人民共和国特种设备安全法

    特种设备安全监察条例

TSG 08          特种设备使用管理规则

TSG 21          固定式压力容器安全技术监察规程   

    GB 50461          石油化工静设备安装工程施工质量验收规范

    GB 50484          石油化工建设工程施工安全技术规范

    GB 50645          石油化工绝热工程施工质量验收规范

    GB/T 150.1～4  压力容器

    GB/T 151          热交换器

    GB/T 3098.8          紧固件机械性能-200℃～＋700℃使用的螺栓连接零件

GB/T 19066.3  柔性石墨金属波齿复合垫片技术条件

GB/T 29463          管壳式热交换器用垫片

NB/T 47015          压力容器焊接规程

NB/T 47027          压力容器法兰用紧固件

HG/T 20583          钢制化工容器结构设计规定

JGJ 46          施工现场临时用电安全技术规范

SH/T 3074          石油化工钢制压力容器

SH/T 3536          石油化工工程起重施工规范

SH/T 3555          石油化工工程钢脚手架搭设安全技术规范

SH/T 3430          石油化工管壳式换热器用柔性石墨波齿复合垫片

SH/T 3503          石油化工建设工程项目交工技术文件规定

SH/T 3540          钢制换热设备管束复合涂层施工及验收规范

SHS 01004          压力容器维护检修规程

SHS 01033          设备及管道绝热维护检修规程

SHS 01034          设备及管道涂层检修规程

3  检修周期与内容

3.1  检修周期

根据TSG 21《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求，结合装置长周期运行、设备运行状况，统筹考虑，确定管壳式换热器检修周期，一般为36～72个月。

3.2  检修内容

3.2.1  压力容器月检查、年度检查、定期检验时确定返修的项目。

3.2.2  拆除绝热层，安装盲板，拆除进、出口管线和阀门。

3.2.3  抽芯、清扫管束和壳体、管箱。

3.2.4  管束焊口、胀口处理及单管修复、堵管或更换。

3.2.5  检查、修理管箱及内附件、浮头盖、钩圈、外头盖、接管等及其密封面，更换垫片、填料等。

3.2.6  检查或更换部分螺栓、螺母。

3.2.7  检查、检修衬里（复合或堆焊层）。

3.2.8  检查、修理支座、支耳和基础。

3.2.9  检查、修理、校验安全、仪表附件。

3.2.10  更换管束或壳体。

3.2.11  检查接地完好情况。

3.2.12  拆除盲板，管线阀门安装。

3.2.13  试压、气密。

3.2.14  绝热层、防腐层修理或更换。

4  检修程序与质量标准

4.1  检修前准备

4.1.1  掌握设备运行状况，编制、审批、下达检修计划，备齐检修所需的图纸、技术资料和相关检修记录，制定检修方案（含焊接和起重作业方案）或检修作业指导书，产权单位、检修单位按规定进行检修作业的双向交底，并做好交底记录。

4.1.2  准备好必要的检修工器具及试验胎具、工装、起吊工具等。管束需高压水射流清洗的，准备好射流清洗机械和场地。

4.1.3  准备好检修所需更换的备品、配件和材料，并检查核实备品、配件材料的尺寸和材质是否满足技术要求。

4.1.4  从事检修的单位必须具有检修资质和业绩，检修人员必须熟悉检修方案或检修作业指导书。焊工和起重工必须持证，并经业主技能测试合格，方能从事检修工作。

4.1.5  检修前条件确认。

4.1.5.1  切断换热器进料并排净，内部介质置换、清扫干净。

4.1.5.2  检查确认是否按规定办理了各类作业票证。特别注意：动火、防中毒、防窒息分析的取样要具有代表性，必要时，取样人员穿戴长管空气呼吸器进入受限空间取样。

4.1.5.3  易生成FeS介质的换热器，为防止FeS自燃，应尽量采用化学清洗，也可拆除后尽快进行射流清洗。采取措施，确保环境不受污染。

4.1.5.4  确认检修、照明用电符合相关标准规范。

4.2  检查内容

4.2.1  宏观检查壳体、管束及构件腐蚀、裂纹、变形等，必要时采用表面检测及涡流、超声检测，有机械、腐蚀或冲刷产生的沟槽、划痕、表面腐蚀严重的情况之一者，应进行详细检查和确认。

4.2.2  对接管、筒体、管束、管箱和封头进行抽查测厚，不符合原设计文件要求的应更换。

4.2.3  检查防腐层有无老化、脱落。

4.2.4  检查衬里腐蚀、鼓包、褶折和裂纹。

4.2.5  检查密封面、密封垫有无划痕、沟槽、腐蚀等情况。

4.2.6  检查紧固件的损伤情况，对高压螺栓、螺母应逐个清洗检查，必要时进行无损检测。

4.2.7  检查基础有无下沉、倾斜、破损、裂纹及其地脚螺栓、垫铁等有无松动、损坏。

4.3  检修质量标准

4.3.1  换热器管束抽芯、装芯、运输和吊装作业中，不得用裸露的钢丝绳直接捆绑，捆绑位置应加垫板。移动和起吊管束时，应放置在专用的支承结构上，避免损伤管束。

4.3.2  管束内、外表面结垢应清理干净。

4.3.3  管箱、浮头有隔板时，其垫片应整体加工，并不得有影响密封的缺陷。

4.3.4  管束堵漏，在同一管程内，堵管数一般不超过其总数的10%，在工艺指标允许范围内，可以适当增加堵管数。

4.3.5  更换的零部件应符合有关技术要求，具有材质质量合格证，必要时进行复验。

4.3.6  更换换热管：

4.3.6.1  管子表面应无裂纹、折叠、凹瘪、重皮等缺陷，必要时单管应进行压力试验。

4.3.6.2  U形管弯管段包括至少50mm长直管段内不得有拼接焊缝，对口错边量应不超过管壁厚的15%，且不大于0.5mm。

4.3.6.3  管子与管板采用胀接时应检验管子的硬度，一般要求管子硬度比管板硬度低30HB，管子硬度高于或接近管板硬度时，应将管子两端进行退火处理，退火长度比管板厚度长    80～100mm。

4.3.6.4  管子两端和管板孔应干净，无油脂等污物，并不得有贯通的纵向或螺旋状刻痕等影响胀接紧密性的缺陷。

4.3.6.5  管子两端应伸出管板，其长度符合设计要求。

4.3.6.6  管子与管板的胀接宜采用液压胀，每个胀口重胀不得超过两次。

4.3.6.7  管子与管板采用焊接时，管子的切口表面应平整，无毛刺、凹凸、裂纹、夹层等，且焊接处不得有熔渣、氧化铁、油垢等影响焊接质量的杂物。

4.3.7  管束整体更换应按GB/T 151《热交换器》或设计图纸要求进行。

4.3.8  壳体等受压元件修理按SHS 01004《压力容器维护检修规程》的要求执行。

4.3.9  密封垫片的更换按设计要求选用，选用的垫片如与原设计不同，应征得设计单位同意，使用有成功经验的垫片。金属环垫片硬度应低于法兰面硬度15～20HB，加氢装置压力较高，垫片硬度要求低于法兰面硬度30HB。

4.3.10  换热器的螺栓、螺母需要更换时，应与原设计要求或材质相同，可以参照表1选用。螺栓要对称更换，均匀分布。   

4.3.11  拆卸螺栓时，第一轮每个螺母松开半圈或更少，以防止少数螺栓应力较大，产生屈服变形失效或残压泄漏伤害。

4.3.12  拧紧换热器螺栓时，一般应按图1表示的顺序进行，并应涂抹适当的螺纹润滑剂或防咬合剂。

4.3.13  螺栓首轮加载的载荷不易过高，以不超过最终螺栓预紧载荷的15%为宜，首轮交叉加载后，顺时针紧1圈，到螺栓预紧载荷的40%为宜，再逆时针紧一圈，到螺栓预紧载荷的70%为宜，再顺时针紧一圈，达到100%载荷，最后检查、微调每个螺栓载荷是否均匀。

4.3.14  紧固螺栓时应使用扭力扳手，直径较大的螺栓紧固时使用液力扳手或液压拉伸器。

4.3.15  螺栓紧固后，设备升温一定时间，待螺栓温度上升到不再变化时，检查和重新校正螺栓的扭矩，必要时进行热紧。

4.3.16  采用内防腐涂料的冷换设备，宏观检查换热器涂层，涂层表面应光滑、平整，颜色一致，并无气孔滴坠、流挂、漏涂等缺陷，用5～10倍的放大镜检查，无微孔者为合格；涂层应完全固化；吊运安装、检修清扫时，不得损伤防腐涂层。

4.3.17  冷换设备绝热层、防腐涂层的维护检修质量标准分别按SHS 01033《设备及管道维护检修规程》、SHS 01034《设备及管道涂层检修规程》执行。

5  试验与验收

5.1  试验

5.1.1  检修记录齐全、准确，并经施工单位、使用单位双方签字确认。

5.1.2  施工单位、使用单位确认合格，并具备试验条件。

5.1.3  压力试验：

5.1.3.1  试压用压力表为2块，并对压力表预先进行校验，精度不低于1.6级，量程应为试验压力的1.5～3倍，表盘直径不小于l00mm。

5.1.3.2  对于设计文件是按压差设计的，应保证设计文件的试验压差，管程与壳程同步进行试压。

5.1.3.3  充入试压液体，温度不低于5℃或符合设计文件要求，排净容器内气体，待容器壁温与液体温度相同时，并确认连接部位无泄漏，方可缓慢升压。

5.1.3.4  试验介质为清洁水或其他液体，奥氏体不锈钢设备试验用水，应限制水中氯离子含量不超过25mg/L 。

5.1.3.5  试压值采用下列中较大值

a）液压试压值b）气压试压值式中：

—耐压试验试压值，MPa；

—管程或壳程最高操作压力，MPa；

—试验温度下材料的许用应力，MPa，按GB/T 150选取。

—操作温度下材料的许用应力，MPa，按GB/T 150选取。

c）气密查漏试验值，采用设备的最高工作压力值。

5.1.3.6  试压时压力缓慢上升至规定压力，恒压时间不低于10 min 然后降到最高操作压力，保压时间不低于30 min，进行详细检查，无破裂、渗漏、残余变形和异常声响为合格。如有泄漏等问题，处理后再试验。

5.1.3.7  液体试验完毕后，应将液体排尽，必要时用压缩空气将内部吹干。

5.1.3.8  换热设备进行气压试验时的介质，应为干燥洁净的空气、氮气或其他惰性气体，气体温度不低于15℃或符合设计文件要求。

5.1.3.9  气体试压时，压力缓慢上升至规定压力10%，恒压10 min，初次检查合格后，继续缓慢上升至规定压力的50%，检查无问题后，再继续按试验压力的10%的级差逐级升至试验压力，保压10 min，将压力降至最高操作压力，保压时间不低于30 min，经肥皂液或其他检漏液检查，无渗漏、破裂、残余变形和异常声响为合格。如有泄漏等问题，处理后再试验。

5.1.3.10  压力试验顺序及要求：

    a) 固定管板式

    壳体试压：检查壳体、换热管与管板相连接接头及有关部位。

    管程试压：检查管箱及有关部位。

    b)  U形管式换热器、釜式重沸器（带U形管束）及填料函式换热器。

    壳程试压（用试验压环）：检查壳体、管板、换热管与管板连接等部位。

    管程试压：检查管箱的有关部位。

    c) 浮头式换热器、釜式重沸器（带浮头式管束）

    用试验压环和浮头专用工具进行管与管板相连接接头试压，对釜式重沸器，还应配备管与管板连接接头试压专用壳体，检查换热管与管板连接接头及有关部位。

    管程试压：检查管箱、浮头盖及有关部位。

    壳程试压：检查壳体、换热管与管板连接接头及有关部位。

    d) 按压差设计的换热器

    管头试压：检查管箱的有关部位。

    管程和壳程步进试压：检查壳体、管箱及有关部位。

    要有相应控制压差措施，保证试压时升压和降压过程中压差不超。

    e) 当管程的试验压力高于壳程压力时，试验压力值应按图样规定，或按生产和施工单位双方商定的方法进行。

5.2  验收

5.2.1  设备投用运行一周，各项指标达到技术要求或能满足生产需要。

5.2.2  设备防腐、绝热完整无损，达到完好标准。

5.2.3  提交下列技术资料：

5.2.3.1  设计变更及材料代用变更单、材料材质质量证明书、零部件合格证；

5.2.3.2  检修记录；

5.2.3.3  焊缝质量检验（包括外观检验和无损探伤等）报告；

5.2.3.4  试验记录，按SH/T 3503《石油化工建设工程项目交工技术文件规定》填写热交换设备耐压和泄漏试验记录。

6  维护与故障处理

6.1  日常维护

6.1.1  装置系统蒸汽吹扫时，应尽可能避免对有涂层的冷换设备进行吹扫，工艺上确实避免不了的，应严格控制吹扫蒸汽温度不大于200℃，避免造成涂层破坏。

6.1.2  装置开停工过程中，换热器应缓慢升温和降温，避免造成压差过大和热冲击，同时应遵循停工时“先热后冷”，即先退热介质，再退冷介质；开工时“先冷后热”，即先进冷介质，后进热介质，特殊情况按具体工艺要求执行。

6.1.3  换热器在开工前应确认系统通畅，避免管板单面超压。

6.1.4  认真检查设备运行参数，严禁超温、超压、超液位，对按压差设计的换热器，在运行过程中不得超过规定的压差。

6.1.5  操作人员应严格遵守设备操作规程，定时对换热设备进行巡回检查，检查基础支座稳固及设备泄漏等。

6.1.6  应经常对管、壳程介质的温度及压降进行检查，分析换热器的泄漏和结垢情况。在压降增大和传热系数降低超过一定数值时，应根据介质和换热器的结构，选择有效的方法进行清洗。

6.1.7  应经常检查换热器振动的变化情况。

6.1.8  有防腐涂层的冷换设备在操作运行时，应严格控制温度，避免涂层损坏。

6.1.9  保持绝热层完好。

6.2  常见故障与处理

管壳式换热器常见功能故障与处理方法见表2。

表1  螺栓、螺母选用表

螺栓用钢	螺母用钢	使用温度范围／℃
20	10、15	-20～350
35	20、25	0～350
40MnB	40Mn、45	0～400
40MnVB
40Cr
30CrMoA	40Mn、45	-10～400
	35CrMoA	-100～500
35CrMoA	40Mn、45	-10～400
	30CrMoA、35CrMoA	-70～500
35CrMoVA	35CrMoA、35CrMoVA	-20～425
25Cr2MoVA	30CrMoA、35CrMo	-20～500
	25Cr2MoVA	-20～550
40CrNiMoA	35CrMoA. 40CrNiMoA	-50～350
S45110 (1Cr5Mo)	S45110 (1Cr5Mo)	-20～600
S42020	S42020	0～400
S30408	S30408	-253～700
S31008	S31008	-253～800
S31608	S31608	-253～700
S32168	S32168	-253～700

表2：管壳式换热器常见功能故障与处理方法

序号	功能	功能 故障	故障模式	故障后果	故障应对策略 与检修内容	检修 周期／月
1	两种冷热介质换热，处理量满足设计要求且产品合格	两种介质互串 （内漏）	换热管腐蚀穿孔、开裂	换热效果达不到要求，介质被污染	更换或堵管	视情而定
			换热管与管板胀口（焊口）开裂	换热效果达不到要求，介质被污染	重胀、补焊 或堵管	视情而定
			浮头式换热器浮头法兰密封漏	换热效果达不到要求，介质被污染	紧固或更换螺栓、更换密封垫片	视情而定
			换热器管板开裂泄漏	换热效果达不到要求，介质被污染	补焊或更换管束	视情而定
2	两种冷热介质换热，产品质量合格且无环境污染。	法兰处  密封泄漏	垫圈承压不足、腐蚀、变质	换热效果达不到要求，产品质量不合格，介质泄漏造成环境污染	紧固螺栓， 更换垫片	视情而定
			螺栓强度不足、松动或腐蚀	换热效果达不到要求，产品质量不合格，介质泄漏造成环境污染	螺栓材质升级，紧固螺栓或更换螺栓	视情而定
			法兰刚性不足或密封面缺陷	换热效果达不到要求，产品质量不合格，介质泄漏造成环境污染	更换法兰、 处理密封面	视情而定
			法兰 不平行或错位	换热效果达不到要求，产品质量不合格，介质泄漏造成环境污染	重新组焊或 更换法兰	视情而定
			垫片质量 不合格	换热效果达不到要求，产品质量不合格，介质泄漏造成环境污染	更换垫片	视情而定

表2：管壳式换热器常见功能故障与处理方法（续）

序号	功  能	功 能 故 障	故 障 模 式	故 障 后 果	故障应对策略 与检修内容	检 修 周期／月
3	两种冷热介质换热，处理量满足设计要求且产品合格	传热 效果差	换热管结垢	换热效果差，处理量达不到设计要求	化学清洗 或射流清洗	视情而定
			水质不好、油 污与微生物多	换热效果差，处理量达不到设计要求	加强循环水 过滤及净化	视情而定
			隔板短路	换热效果差，处理量达不到设计要求	修复或更换隔板	视情而定
4	换热效率、处理量满足设计要求	阻力降 超过允 许值	过滤器失效	换热效果差，处理量达不到设计要求	清理或更换 过滤器	视情而定
			壳体和换热管内、外结垢	换热效果差，处理量达不到设计要求	射流清洗、化学清洗或在线清洗	视情而定
5	换热器提供两种冷热介质互换热量	振动 严重	因介质频率引起的共振	振动严重引起设备失效，造成泄漏环境污染	改变流速或改变管束固有频率	视情而定
			外部管道振动引发的共振	振动严重引起设备失效，造成泄漏环境污染	加固管道， 减小振动	视情而定

附    录 A

（资料性附录）

管壳式换热器耐压和泄漏试验记录表

SH/T3503-       J340

项目名称：

所在单位：

设备名称

设备位号

产品编号

设备型号

操作介质

管程：         壳程：

设计压力

管程：            MPa 壳程：            MPa

设计温度

管程：                    ℃ 壳程：                    ℃

压力表编号

压力表 精度等级

压力表 检定日期

压力表量程

MPa

试验介质温度

℃

环境温度

℃

奥氏体不锈钢设备试验用水氯离子含量

mg/L

试 验 程 序：

试验 类型

试验 部位

试验 介质

介质 温度／ ℃

试验 压力/ MPa

保压 时间／  min

试验日期 设备管理 部门／监理单位

试验结果 生产装置 施工单位

检查人员

耐压 试验

泄漏 试验

补充试验：

附   录 B

（资料性附录）

管壳式换热器检修质量控制确认表

检修项目名称：                           所在单位：

序号	检查 项目	检查标准	控制 级别	检查 结果	施工 单位	生产 装置	设备管 理部门	检查 时间
1	换热器 拆装	管壳式换热器 抽芯应采用抽芯机械	C
		吊装换热器管束时，不得用钢丝 绳或其他锐利的索具直接捆绑管束。管束放置时，必须支承在管板或支持板上	C
2	换热器 清理	管束内、外表面结垢应清洗干净，设备见本色	B
3	查漏顺序 及要求	符合规范和要求	B
4	管束堵漏	在同一管程内，堵管数一般不超过其总量的10%，通过甲方允许，可以适当增加堵管数。管堵的锥度在3°～5°，堵头材质应与换热管材质一致	B
5	密封面 检查	各法兰密封面应清理干净，无缺陷	C
6	压 力 试 验	试压时压力缓慢上升至规定压力，保压时间不低于30min，无破裂、渗漏、残余变形为合格	A或B (A为重要设备）
7	排 空	换热器试压后内部积水应净，必要时应吹干	B
8	冷 紧 热 紧	符合GB 50461《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》	B

控制级别说明：

A级：施工单位、生产装置、设备管理部门专业人员检查确认后签字。

    B级：施工单位和生产装置专业人员检查确认后签字。

    C级：施工单位专业人员检查确认后签字。

另：如果有监理，监理的职责由甲方授权。