板式換熱器用密封墊片失效分析及改進(jìn)

吳麗冬

摘要：板式換熱器運(yùn)行效率高，維護(hù)工作量少，在石油、油脂、輕工等領(lǐng)域中得到了迅速普及，也發(fā)揮著積極作用。我國近年來的板式換熱器產(chǎn)品性能得到了有效提升，類型也比較齊全，應(yīng)用領(lǐng)域廣，尤其是在節(jié)能減排上，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要作用。板式換熱器中，橡膠密封墊片是關(guān)鍵部件，本文對其失效原因進(jìn)行了分析，最后提出來一些養(yǎng)護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：板式換熱器;密封墊片;失效分析

中圖分類號：TK172;TH136

作為換熱器關(guān)鍵部分之一，密封墊片決定了其運(yùn)行工況最高溫度以及內(nèi)部介質(zhì)壓力。由于密封墊片主要采用橡膠材料制作而成，其密封效果受到橡膠含膠量影響，同時，墊片從混煉膠到檢驗(yàn)包裝整個生產(chǎn)加工過程都會影響墊片制品的質(zhì)量，生產(chǎn)中的任何問題都需要及時分析原因，明確針對性措施，通過加強(qiáng)控制生產(chǎn)過程和質(zhì)量，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。在后續(xù)投入使用后，后期維護(hù)養(yǎng)護(hù)需要及時跟進(jìn)，并及時更換墊片，延長墊片的使用壽命。

一、橡膠墊片密封作用和原理

板式換熱器采用橡膠密封墊片，其位于板式換熱器金屬板片間，通過壓緊螺桿和板片具有密封作用。在板片溝槽中，墊片是利用掛扣或是粘膠進(jìn)行固定的。換熱器端板間利用螺栓加緊壓力，將壓力傳輸至金屬板片中，彼此間墊片被壓緊后具有密封作用[1]。相對于管殼式換熱器而言，板片式換熱器的換熱效果更高，可以節(jié)約空間、成本，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性更強(qiáng)。在整個裝置中，橡膠密封墊片不夠明顯，十分影響裝置整體使用壽命，若是由于橡膠墊片老化會導(dǎo)致裝置故障，則無法工作。墊片具有重要作用，封住板片間介質(zhì)可以讓介質(zhì)不到設(shè)備處。板式換熱器墊片密封效果是用墊片壓縮而成的封贏力以及設(shè)備中流體壓力所決定的，具有密封性能，不然會導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象。墊片采用橡膠材質(zhì)，但是其由于長期處于形變壓力狀態(tài)下導(dǎo)致墊片應(yīng)力松弛，盡管壓力固定，但是長期作用下密封應(yīng)力會逐漸衰減。因此，需要及時更換墊片。

二、橡膠墊片缺陷類型及原因

橡膠墊片生產(chǎn)加工時必然會出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，通過分析墊片缺陷類型，控制常見質(zhì)量問題產(chǎn)生原因，降低產(chǎn)品不良率。

1.按照要求，墊片由于單板換熱面積差異，其厚度公差也不同，受到磨具型腔、生產(chǎn)設(shè)備等因素影響。其中，磨具型腔加工時由于設(shè)備加工精度、道具等會導(dǎo)致磨具型腔深度具有較大波動，超過了產(chǎn)品公差要求。為了防止出現(xiàn)上述問題，需要加強(qiáng)檢查型腔加工，調(diào)整加工參數(shù)，并加大力度培訓(xùn)人員技術(shù)水平，做好監(jiān)測跟蹤，以糾正其中的問題[2]。同時，生產(chǎn)設(shè)備會影響產(chǎn)品厚度，生產(chǎn)時，磨具在設(shè)備熱板上固定，磨具合模壓力是根據(jù)設(shè)備油缸提供的，因此，設(shè)備狀態(tài)決定了產(chǎn)品厚度。

2.橡膠產(chǎn)品生產(chǎn)時經(jīng)常出現(xiàn)氣泡等缺陷，影響產(chǎn)品使用性能。氣泡缺陷出現(xiàn)原因包括材料、工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、膠料中的水分等。

3.墊片取出時會有斷裂現(xiàn)象，也就是墊片粘斷現(xiàn)象，導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)原因主要是由于墊片和磨具型腔粘結(jié)太緊，難以取出導(dǎo)致墊片取出時出現(xiàn)斷裂，或是由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身不佳導(dǎo)致斷裂[3]。

4.墊片生產(chǎn)時極易與飛邊粘連，若是粘連部位位于主密封面上則極易導(dǎo)致墊片密封失效，換熱器泄露。就粘連情況來看，可以分成墊片內(nèi)部和表面粘廢邊兩種，墊片內(nèi)部廢邊出現(xiàn)原因是膠條存放或運(yùn)行接觸飛邊時粘在儀器，或磨具表面清理不干凈導(dǎo)致廢邊粘在膠條上，隨著壓力進(jìn)入膠料內(nèi)。而表面粘廢邊出現(xiàn)原因是從磨具去除產(chǎn)品時，廢邊薄，溫度高、粘，極易與高溫產(chǎn)品粘在一起。

5.墊片表面常出現(xiàn)明顯的各種痕跡現(xiàn)象，痕跡一般相對于其他部位硬度更高、更脆，這是因?yàn)槟＞咝颓恢心z條硫化度不同，膠料中的一些部位已經(jīng)出現(xiàn)了交聯(lián)硫化現(xiàn)象，但是其他部位膠料仍然在流動則會導(dǎo)致二者無法充分融合，出現(xiàn)燒焦痕跡。

6.墊片的料不熔缺陷就是在墊片位置上的膠料并未與其他部位相融合，出現(xiàn)分界線，一掰就斷。而導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是同一材料未融合起來或是不同材料混用導(dǎo)致的，人員操作失誤、分子結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致材料融合出現(xiàn)問題，在連接點(diǎn)部位出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

7.墊片放在平臺上，在缺乏外力影響下，墊片部位與平臺遠(yuǎn)離，也就是墊片扭曲變形。換熱器組裝時，扭曲變形墊片極易使墊片脫離板片溝槽，由于墊片硫化度不足時內(nèi)部材料交聯(lián)度低，強(qiáng)度也不符合要求，墊片存放或周轉(zhuǎn)時被擠壓變形，產(chǎn)生扭曲變形現(xiàn)象。

板式換熱器運(yùn)行后，使用時會出現(xiàn)各種問題，甚至?xí)苯訉?dǎo)致墊片密封失效，無法起到密封效用，導(dǎo)致?lián)Q熱器泄露。通常導(dǎo)致泄露原因主要體現(xiàn)在壓力、溫度、時間等方面。若是在額定工作壓力下出現(xiàn)泄露，操作人員很難察覺問題，相對于穩(wěn)定工作壓力來說，沖擊會導(dǎo)致瞬間壓力峰值提升幅度較大，導(dǎo)致橡膠密封墊移動，隨之失去密封作用[4]。而溫度突變也會使密封失效，溫度變化過快，密封墊線脹系數(shù)、彈性變形量以及密封預(yù)緊力無法有效匹配，因此一旦作用力減少就會導(dǎo)致設(shè)備承壓性下降。隨著橡膠墊片的長期使用會逐漸老化，影響密封性。

三、板式換熱器密封墊片養(yǎng)護(hù)措施

換熱器安全性標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格，若是密封墊失效會導(dǎo)致外觀滴漏，一般可以根據(jù)該設(shè)備冷態(tài)運(yùn)行期間或是停車?yán)鋮s期間的滴漏情況對密封件的失效現(xiàn)象進(jìn)行判斷，根據(jù)發(fā)展情況，該類設(shè)備中的一部分具有再調(diào)節(jié)作用，也就是在出現(xiàn)少量的滴漏之后，再緊固設(shè)備片組螺栓，以增加密封墊片應(yīng)力，解決滴漏問題。對于橡膠密封墊片而言，要對性能進(jìn)行檢查測試，對于可能出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象需要即可檢查，并將老化件去除掉，根據(jù)污垢類型進(jìn)行酸堿化學(xué)清理，避免零件表面被腐蝕。

四、結(jié)語：

在功能上，換熱器和墊片投入應(yīng)用后，后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)要做好跟進(jìn)工作，穩(wěn)定其運(yùn)行情況，盡量延長使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]高建稀，王巖.板式換熱器故障分析及處理[J].冶金動力，2019（9）：47-49.

[2]王勛偉，肖建斌.板式換熱器橡膠密封墊片質(zhì)量缺陷及原因分析[J].特種橡膠制品，2020，v.41;No.241（01）：45-48+53.

[3]張艷麗.板式換熱器失效原因分析及維修方法研究[J].冶金管理，2020，No.387（01）：113+119.

[4]郝建峰，王博，王蒙，等.316LSS管板式換熱器管束的腐蝕穿孔失效分析[J].材料保護(hù)，2019，52（7）：149-152.

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