列管式水冷却器是应用最广的水冷却器。其优点很多,如化学处理方法得当,不仅能够满足工艺系统高效传热的要求,也能保证长周期运行,使用寿命也很长,碳钢管程水冷却器的寿命往往达到10年以上。但也有些水冷却器损坏的原因与列管式水冷却器的结构等因素有关,这是化学处理方法难以解决的,故应加以注意。常见的有以下几种情况。

(1)碳钢壳程水冷却器的积垢与垢下腐蚀 水流经壳程或是管程常根据工艺系统的要求而定。设计时一般尽量使温度高、压力高、腐蚀性强的工艺介质流经管内,这样壳体材质可以不考虑耐温、耐压和耐蚀的要求而选用普通材质,这样就迫使冷却水流经壳程。因壳程水冷却器的水流速低,又有很多折流板形成死角,极易积污垢。污垢造成垢下腐蚀,容易穿孔泄漏。故碳钢壳程水冷却器的使用寿命一般为3~5年,很难达到10年。近年来国内外的设计者为解决此问题,尽量多采用管程水冷却器,少用壳程水冷却器。

(2)不锈钢壳程水冷却器的应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂的特点是换热管突然成批发生破裂。发生应力腐蚀开裂的奥氏体不锈钢水冷却器的寿命比碳钢壳程水冷却器的寿命还短,有的甚至只使用一两个月就报废。产生应力腐蚀开裂的三个条件是:设备结构上存在拉应力;有氯离子富集;有较高的壁温为诱导。调查发现,发生应力腐蚀开裂的均为壳程水冷却器。这是因为壳程水冷却器管板及折流板的缝隙处容易富集氯离子,氯离子的浓缩区往往是开裂的起点。同时发现固定管板的水冷却器不利于热膨胀、易产生热应力,比U形管水冷却器更易发生开裂。壁温和水温是开裂的主要诱导因素。开裂起点常发生在工艺介质达200℃左右或更高时,均发生在热端。工艺介质和水温低的水冷却器未发现过开裂。开裂的出现与水中氯离子的浓度无相关性,氯离子浓度从20~300mg/L均发生过开裂。所以控制氯离子浓度没有实际意义,反而使缺水地区的冷却水系统的浓缩倍数受到限制。解决开裂问题,除应注意消除设备制造中的应力外,主要应稳定操作温度。严格按设计要求控制水冷器出口水温,不应超过45℃。

(3)管板渗漏 这种泄漏不是由于管壁受腐蚀穿孔,而是由于管板与换热管之间密封不严造成的渗漏。其特点一般是由小至大,开始只有少量工艺介质漏入水中,继而逐步增加泄漏量。当泄漏严重时,往往也需更换水冷却器,其寿命一般达不到10年。其原因是由于管膨胀引起的热应力所致。出现这种渗漏的为碳钢管程固定管板列管式水冷却器,管束较长,温差也较大。

(4)电偶腐蚀 是水冷却器中不同材质的电位不同引起的腐蚀。某厂一台水冷却器的换热管为黄铜,壳体为碳钢。碳钢的电位较负,成为阳极,运行不足2年,壳体穿孔报废。某厂一台壳程水冷却器的换热管为铜镍合金(70/30CuNi),折流板为碳钢。约3年后发现折流板已被腐蚀得不存在了。

(5)换热管磨损 一般因换热管震动,受折流板摩擦而穿孔。这种损坏的特点是:工艺介质突然大量漏入水中,但泄漏的换热管数并不多。一般停车堵漏后,水冷却器仍可继续使用。