Falla mecánica más común en Shell & Tubería del intercambiador de calor

Los intercambiadores de calor representan equipos de proceso cruciales que se utilizan ubicuamente en todas las industrias para la refrigeración., calefacción, Aplicaciones de ebullición y condensación.. La transferencia de calor eficiente depende de redes de tuberías confiables para entregar fluidos fríos y calientes a las carcasas del intercambiador.. sin embargo, Las complejas tensiones térmicas e hidráulicas., La presencia de ambientes corrosivos y la posibilidad de incrustaciones durante muchos años significan que las tuberías son propensas a sufrir mecanismos de degradación que socavan la integridad estructural.. Este informe analiza los modos de falla mecánica dominantes que afectan a las carcasas y tuberías de los intercambiadores de calor para ayudar a la prevención., inspección, y evaluaciones de integridad que respaldan una larga vida útil operativa.

Fallas del tubo

Como superficies sensibles de transferencia de calor., tubos Experimenta la peor parte de las tensiones del intercambiador de calor.. Varios modos de daño a las tuberías se encuentran entre los más frecuentes:

• Flujo acelerado Corrosión: Los depósitos formados concentran corrosivos., Acelerar el adelgazamiento de las paredes., especialmente donde los flujos fluctúan en curvas en U. Dejado sin marcar, Se producen fugas/roturas por orificios..
• Desgaste por vibración: Las interacciones de la placa de soporte del tubo inducen desgaste por vibración por fricción preferentemente en los tubos superiores.. La erosión penetra profundamente atacando el espesor del tubo..
• Incrustaciones/corrosión bajo depósitos: Las condiciones del intercambiador de calor promueven depósitos que albergan ataques corrosivos detrás de una capa aislada., adelgazando sigilosamente las paredes sin ser detectado.
• Corrosión bajo tensión: Para algunas combinaciones de materiales de tubos susceptibles y ambientes agresivos como soluciones de cloruro, las grietas agrietadas pueden propagarse rápidamente.

La mitigación depende de la inyección de inhibidores de corrosión., diseños de soporte mejorados que reducen los puntos de desgaste, Monitoreo en línea para limpieza oportuna antes de las perforaciones..

Fallos del caparazón
La carcasa de la carcasa de presión soporta tensiones térmicas más bajas pero debe mantener la integridad estructural. Los modos de daño comúnmente observados incluyen:

• Dilución general por corrosión: Las superficies de la carcasa expuestas directamente a los fluidos del proceso experimentan una corrosión uniforme que reduce el espesor de la pared., eventualmente acercándose a los mínimos de código.
• picaduras: La corrosión localizada inicia picaduras posiblemente relacionadas con inclusiones microestructurales duras preferenciales de segunda fase.. Los pozos pueden fusionarse socavando la integridad.
• Vibración inducida por vórtice: La resonancia de la carcasa de los vórtices de fluidos turbulentos provoca fatiga del metal de alto ciclo, especialmente en intercambiadores subenfriados.. El agrietamiento se inicia desde el interior del caparazón..
• Corrosión bajo tensión: Similar a los tubos, Algunas combinaciones de carcasas y ambientes húmedos de H2S corren el riesgo de sufrir problemas de agrietamiento asistidos por el medio ambiente..

Las inspecciones no destructivas de rutina evalúan el adelgazamiento hasta los cascos de bandera que requieren reparación/reemplazo antes de alcanzar umbrales inservibles.. La protección catódica también ayuda a prolongar la vida útil de la carcasa..

Efectos de contaminación
El fouling actúa como un acelerador de muchos mecanismos de daño al:

• Impedir la transferencia de calor, Aumento más profundo de la temperatura del metal en los intercambiadores.’ ciclos térmicos.
• Concentrar corrosivos en depósitos y disolver películas protectoras de óxido..
• Albergar microbios que promueven la corrosión influenciada microbiológicamente.
• El aumento de la fricción eleva el potencial de vibración/erosión..

La limpieza regular mantiene reducciones aceptables del coeficiente de transferencia de calor por debajo 25% mientras que las capas depositadas permanecen lo suficientemente delgadas para su eliminación. Monitorear las presiones diferenciales ayuda a programar limpiezas antes de que se acelere el deterioro.

conclusiones

Consideración sistemática de materiales., propiedades del fluido, Las condiciones de funcionamiento y los mecanismos de daño arrojan luz sobre dónde suelen iniciarse las fallas mecánicas dentro de las redes de tuberías de los intercambiadores de calor.. Integrar estrategias de mitigación como inhibidores, La evaluación no destructiva y el monitoreo de la deposición ayudan a prevenir el deterioro., extendiendo así los intervalos de servicio y la confiabilidad de estos activos críticos de transferencia de calor.