[关键词]换热器;管头;氦质谱检漏仪
近年来,随着石油化工行业的快速发展,管壳式换热器在石油化工行业中的地位一直稳固,因其结构简单、制造方便、成本低廉,其市场需求不但没有降低,反而以每年30%的比例大幅增加。管头密封性能是管壳式换热器的核心。在设备运行中,往往因管头发生泄漏导致设备密封失效。因此,设备出厂时对管头的检测室管头密封质量的核心。当对管头泄漏量要求严格时,普通的气密试验以及渗透检测均不能达到检测效果,而氦质谱检漏的检测灵敏度高,结果可靠,已广泛引用在压力容器检测中,是国内外公认的安全可靠的检漏方法。
1 检漏方法
1.1 氦检漏方法按压力的不同可分为正压检漏和负压检漏
对于负压检漏是将设备完全抽成真空状态,这样往往会增加试验用设备(如高、低压真空泵、真空阀等)和设备工装(如外压加强圈)而使造价提高。对于化工设备来说,一般都是以正压为主。所以,对于管头的检测,多数采用正压-嗅吸探头检测,由于氦气密度小,所以检漏时应该从管板的底端焊缝逐层向上检漏(图1所示),并且氦检漏的吸枪应离焊缝≤3mm。但是,由于管头焊缝较多,并且比较集中,检测面积较大,管板四周无封闭。如果,在检测点的周围有渗漏点,氦气渗漏出就会向四周扩散,从而影响检测的准确性。
1.2 鉴于以上原因,为了检测准确性
所以,可以采用一些其它临时工装的方法进行检测:
(1)氦罩法
如图2所示。先把管板进行分区(一般分4个区),在每个区的最上方处做出小孔,记录最初的读数,然后封住小孔,再把设备与充气装置相连并接通,把纯度大于95%,实际试验中用φ(He)99.9%的氦气加进压力容器,加压压力为图样设计的压力,加压时间随容器的实际体积不同而不同,一般情况下是使容器中压力达到要求压力为止。保压12小时(一般微渗很小,需要长时间,才能发现)后在相同的位置上记录新的读数。如在某个区发现泄漏,则应按前述的方法把该区再进行分区,再进行排查直至找到泄漏点。
由于临时护罩用于隔离焊缝两侧的空间,形成封闭的氦腔。因此,微小的缝隙、破损、裂纹都会使护罩内的氦气弥散到护罩外的空间,造成高的环境氦本底,影响检测的灵敏度,并影响漏点的判定。所以护罩必须密封性好,并且现场容易制作。经过多次试验,0.4mm的聚乙烯薄膜符合临时护罩的要求。这种方法优点是灵敏度高,检测效率高,有效最小可检漏率基本等于仪器的最小可检漏率,适用于总体检验。其缺点是只能检出管头的总漏率,不能确定管头漏孔位置。
(2)小护罩检测法
如3图所示,根据实际需要,设计专用的小护罩进行检测。小护罩将被检焊缝区域隔离出来,形成一个独立的检测空间。这对于管头焊缝区域来说,可以避免检测时被检焊缝受周围其它焊缝的影响,从而使准确度更加提高,并且快速找到泄漏点。这种方法优点是可以准确的找到漏孔位置。其缺点是检测效率低。
由于换热器管头焊缝多,并且比较集中,所以建议采用以上两种方法相结合的方法进行检测,以提高检测效率及准确性。
(2)结束语
采用以上氦质谱检漏操作方法,能够及时准确的获得管头的泄漏点,最小可检漏率可达到≤5×10-11Pa.m3/s,大幅度提高了设备密封的可靠性,降低设备泄漏带来的损失,具有广阔的应用前景。