Συνηθισμένες αιτίες διαρροής εναλλάκτη θερμότητας πλακών

Από όλες τις εμφανίσεις σε ένα μηχανοστάσιο, η διαρροή από έναν εναλλάκτη θερμότητας πλάκας (PHE) — με κλαψίματα, στάγδην ή ψεκασμό — είναι ίσως η πιο ανησυχητική. Δεν χάνετε μόνο υγρό, αλλά μια διαρροή αντιπροσωπεύει μια απαράδεκτη διάβαση μεταξύ δύο βασικών συστημάτων — συνήθως μεταξύ του συστήματος ψύξης της μηχανής και του συστήματος ακατέργαστου νερού, ή μεταξύ του λιπαντικού ελαίου και του ψυκτικού υγρού της μηχανής. Μια ανεντόπιστη ή κακώς διαχειριζόμενη διαρροή από μικρή τρύπα μπορεί γρήγορα να μετατραπεί σε περίπτωση διασταύρωσης μόλυνσης, προκαλώντας εμουλσιοποιημένο λιπαντικό έλαιο, διάβρωση εξαρτημάτων του σώματος της μηχανής ή ακόμη και πλήρη αποτυχία του συστήματος νερού θυρίδας. Τα τελευταία 22 χρόνια, η SME Group ολοκλήρωσε πάνω από 500 ναυτιλιακά έργα συντήρησης και αναβάθμισης κάθε χρόνο, και οι τεχνικοί ειδικοί μας έχουν εντοπίσει εκατοντάδες διαρροές PHE σε όλους τους τύπους πλοίων, οι οποίες οφείλονται σε περίπου έξι κοινές αιτίες. Το παρακάτω άρθρο συζητά τις πιο συχνές αιτίες και σας παρέχει συμβουλές για να ελαχιστοποιήσετε την πιθανότητα διαρροής του PHE σας.

Φθορά της στεγανοποίησης: Γήρανση, σκλήρυνση και εξώθηση

Οι μανδύες αποτελούν τα κύρια στοιχεία σφράγισης των PHE και αποτελούν το αδύναμο σημείο. Καθώς γηράσκουν και υφίστανται υψηλές θερμοκρασίες, διαβρωτικό αλμυρό νερό που περιέχει χλώριο και κυκλικές συμπιέσεις, το ελαστομερές υλικό χάνει την ικανότητά του να ανακάμψει από την παραμόνιμη παραμόρφωση (compression set). Ένας μανδύας από νιτρίλιο (NBR) που χρησιμοποιείται σε ψυκτήρες λαδιού έχει διαπιστωθεί ότι γίνεται εύθραυστος όταν εκτίθεται συνεχώς σε θερμοκρασίες πάνω από 90°C και δεν μπορεί να προσαρμοστεί σε επιφανειακές ατέλειες. Ένας μανδύας από EPDM είναι κατάλληλος για την πλευρά του αλμυρού νερού, αλλά μπορεί να διογκωθεί ή να μαλακώσει (οδηγώντας σε εξώθηση μέσω των διαστημάτων μεταξύ των πλακών) λόγω μόλυνσης από αιθερόλαδο ή λίπος. Η εξώθηση αποτελεί ιδιαίτερα σοβαρό πρόβλημα, καθώς η παραμόρφωση είναι μια λεπτή ακμή υλικού η οποία παραμορφώνει μόνιμα το προφίλ του μανδύα· μόλις εξωθηθεί, ένας μανδύας EPDM δεν θα σφραγίσει ποτέ ξανά, ακόμα και αν επανασφιγχτεί. Στην SME, οι μηχανικοί μας συνήθως αφαιρούν μανδύες που είναι έως και πενταετίας και έχουν υποστεί απώλεια ανάκαμψης από παραμόνιμη παραμόρφωση κατά περισσότερο από 30% (ανεξάρτητα από την εξωτερική τους εμφάνιση). Προτιμούμε ένα προληπτικό πρόγραμμα αντικατάστασης που συσχετίζεται με το συνολικό χρόνο λειτουργίας και την προηγούμενη θερμική έκθεση του μανδύα, αντί για ένα αντιδραστικό πρόγραμμα αντικατάστασης όταν το PHE διαρρέει και η απόδοσή του έχει σοβαρά επιδεινωθεί. Η ημερομηνία εγκατάστασης και οι θερμικοί κύκλοι (ακολουθίες ενεργοποίησης-απενεργοποίησης) που έχει υποστεί θα αξιολογήσουν πολύ καλύτερα τη χρήσιμη διάρκεια ζωής από μία απλή ημερολογιακή αναφορά.

Λανθασμένη ροπή σύσφιξης και ανομοιόμορφη συμπίεση

Ένα PHE είναι ακριβές μηχανικό εξοπλισμός, όχι απλώς σωληνώσεις που απαιτούν ροπή μέχρι το τέλος. Ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους που διαπιστώνουμε διαρροή κατά την εξυπηρέτηση σε μικρή ή μεσαία επιχείρηση (SME) σχετίζεται με το πόσο σφιχτά έχουν τοποθετηθεί οι βίδες σύσφιξης κατά την επανασυναρμολόγηση μετά από καθαρισμό ή αποσυναρμολόγηση για επιθεώρηση. Κάθε πλαίσιο έχει μια καθορισμένη διάσταση συμπίεσης — συχνά καθορισμένη ως συνολικό πάχος της φλάντζας και των πλακών — η οποία πρέπει να επιτευχθεί ομοιόμορφα σε όλες τις πλάκες, με εφαρμογή ροπής διαγωνίως. Υπερβολική σύσφιξη θα οδηγήσει σε συνθλίψη και συμπίεση της φλάντζας, ζημιά στις εξαιρετικά λεπτές ρυτιδωτές πλάκες (συχνά μόνο 0,5 έως 0,6 mm πάχους) και τάση στη ράβδο πέρα από τα εδράνια του πλαισίου. Ανεπαρκής σύσφιξη θα προκαλέσει ανεπαρκή πίεση στη φλάντζα, επιτρέποντας διαρροή κατά τη λειτουργία μέσω των μεμονωμένων διαύλων και διαρροή προς τις πλευρές· ακόμη πιο κρίσιμα, η μονόπλευρη σύσφιξη θα προκαλέσει στρέβλωση των πλακών, η οποία θα δημιουργήσει μικρο-ρακιματώσεις που θα επεκταθούν περαιτέρω κατά τη θερμική διαστολή. Όταν συνιστούμε ροπή, συνιστούμε τη βαθμονομημένη χρήση της με διαγώνιο/αστεροειδές μοτίβο σε όλες τις φάσεις συναρμολόγησης, με τουλάχιστον τρεις βαθμίδες αύξησης μέχρι το καθορισμένο μήκος συμπίεσης, καθώς και τη μέτρηση του μήκους της στοίβας της φλάντζας πριν και μετά την εφαρμογή της ροπής (εάν αυτή η τιμή διαφέρει κατά περισσότερο από 2 mm από την προδιαγραφή της πινακίδας, συνιστούμε να σταματήσετε και να επαναξιολογήσετε τη στοίβα των πλακών για μόλυνση μεταξύ των πλακών ή καμπυσμένες πλάκες στο σημείο μόλυνσης).

Διάβρωση με σχηματισμό λακκών στην επιφάνεια της πλάκας

Παρόλο που οι σύγχρονοι θαλάσσιοι ΕΠΠ (εναλλάκτες πλακών) από τιτάνιο ή ανοξείδωτο χάλυβα 316L δεν είναι πλήρως ανθεκτικοί σε τοπική διάβρωση. Η καταστροφή με πιτινγκ, που χαρακτηρίζεται από μικρές, βαθιές τρύπες στις επιφάνειες των πλακών, τείνει να αρχίζει στο αυλάκι του ελαστικού σφραγίσματος ή στις περιοχές στάσης που δημιουργούνται από τη ζώνη κατανομής της ροής. Οι επιθετικές συγκεντρώσεις χλωριδίων (που είναι συνηθισμένες στο θαλασσινό νερό τροπικού κλίματος ή στο βραχύνερο) και η χαμηλή ταχύτητα ροής είναι οι δύο κύριες αιτίες του πιτινγκ, επειδή ένα εναπομείναν επίπεδο μπορεί να δημιουργήσει κύτταρο συγκέντρωσης κάτω από τον εαυτό του όταν η ροή είναι αρκετά αργή για να επιτρέψει την κατακάθιση ιζημάτων. Μόλις το πιτινγκ διαπεράσει ολόκληρο το πάχος της πλάκας, η διάκριση μεταξύ των δύο ρευστών ροών εξαφανίζεται και προκύπτει διαρροή τόσο εσωτερικά (ανάμειξη) όσο και εξωτερικά. Στην SME διαπιστώσαμε ότι το πιτινγκ συνήθως διαγνώστηκε ως αποτυχία του ελαστικού σφραγίσματος, οδηγώντας σε περιττές, τακτικές αντικαταστάσεις ελαστικών σφραγισμάτων χωρίς να αντιμετωπίζεται η ριζική αιτία. Η πρώιμη ανίχνευση του πιτινγκ περιλαμβάνει την εκτέλεση δοκιμής διεισδύσεως χρωστικής στις πλάκες κατά την επισκευή με χειροκίνητη επέμβαση, ιδιαίτερα στην επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας γύρω από τις εισόδους. Επιπλέον, μην επιτρέπετε ποτέ την ταχύτητα ροής του θαλασσινού νερού μέσω του ΕΠΠ να πέσει κάτω από 1,5 m/s για να αποτραπεί η κατακάθιση. Αν το πλοίο σας λειτουργεί κυρίως σε χαμηλό φορτίο, λάβετε υπόψη σας μια γραμμή παράκαμψης ή ανακυκλοφορίας για να διατηρήσετε την ταχύτητα ροής πάνω από αυτό το όριο.

Αντιστοίχιση πλάκας και εκτόπιση του προστατευτικού δακτυλίου κατά την επανασύνθεση

Ένα ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα — και σίγουρα το ευκολότερο να αποφευχθεί — είναι η διαρροή που προκαλείται από κακή επανασύνδεση μιας μονάδας. Οι πλάκες έχουν προσανατολισμό «σωστής πλευράς» (με τα στεγανοποιητικά στις προς τα εμπρός/πίσω επιφάνειες εναλλάξ) και πρέπει να προστεθούν σε μια στοίβα με ακριβή σειρά. Εάν μια πλάκα τοποθετηθεί ανάποδα ή, πολύ συχνότερα, προς τα πίσω (με το στεγανοποιητικό στη λάθος επιφάνεια), οι ρόμβοι ροής στις γειτονικές πλάκες δεν θα ευθυγραμμιστούν και το στεγανοποιητικό δεν θα μπορέσει να δημιουργήσει πραγματική, μεταλλική-σε-μεταλλική επαφή με τη γειτονική πλάκα. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτό δεν οδηγεί μόνο σε άμεση εσωτερική παράκαμψη, αλλά εάν η γειτονική πλάκα πλησιάσει επαρκώς, θα προκαλέσει διαρροή από την αντίθετη γωνία του στεγανοποιητικού προς τον εξωτερικό αέρα. Τέλος, είναι πολύ εύκολο το στεγανοποιητικό, κατά τη διαδικασία προσθήκης επόμενων πλακών σε μια στοίβα, να ανυψωθεί απλώς και να «αποκαθιστά» την εγκοπή του (ιδιαίτερα εάν η εν λόγω εγκοπή περιέχει ακόμη παλιά κόλλα ή ρύπους). Ακόμη και μια μετατόπιση 2–3 mm προς τα πάνω είναι αρκετή για να καθιστά το στεγανοποιητικό αναποτελεσματικό, οδηγώντας τόσο σε εσωτερική παράκαμψη όσο και σε πιθανή εξωτερική διαρροή. Γι’ αυτόν τον λόγο, κάθε πλάκα στις διαδικασίες εργαστηρίου της SME καθαρίζεται προσεκτικά, η εγκοπή του στεγανοποιητικού εξετάζεται υπό μεγέθυνση και κάθε στεγανοποιητικό χτυπιέται ελαφρώς στη θέση του (με μαλακό σφυρί) πριν από τη στοίβαση της γειτονικής πλάκας. Ένα μόνιμο βέλος που δείχνει την κορυφή και τη βάση της στοίβας επιτρέπει στη μηχανική ομάδα μας να ελέγχει οπτικά τη σωστή προσανατολισμένη στοίβα.

Συμπέρασμα: Η επαγρύπνηση είναι το καλύτερο στεγανοποιητικό

Δεν είναι θέμα αν ή πότε θα διαρρεύσει ο εναλλάκτης θερμότητας με πλάκες σας, αλλά πότε θα το ελέγξετε πλήρως. Μέσω προσεκτικής εφαρμογής σχεδιασμένης προσέγγισης για τη διαχείριση της φθοράς των μανδύων λόγω ηλικίας, εφαρμογής των κατάλληλων διαδικασιών σύσφιξης, προσεκτικής επιθεώρησης της κόπωσης των υλικών και των ενδείξεων μηχανικών τάσεων, και τελικά με επιμελή και προσεκτική επανασυναρμολόγηση, μπορείτε να προσθέσετε δεκαετίες στη χρήσιμη ζωή του PHE σας και να αποφύγετε ακριβές μόλυνση και ακριβές επείγουσες επισκέψεις. Στην SME Group, με πάνω από 100 μηχανικούς στη διάθεσή της και λειτουργώντας σύμφωνα με τα πρότυπα ISO9001, ISO14001 και ISO45001, μπορούμε να παρέχουμε υπηρεσίες στα δοχεία σας εντός του πλοίου, με εκτενείς επιθεωρήσεις, παροχή ανταλλακτικών και πλήρη επισκευή σε ναυπηγεία σε όλο τον κόσμο – μεταξύ των οποίων και στην ηπειρωτική Κίνα. Η εγγύηση υπηρεσίας 12 μηνών αποτελεί ένδειξη των προτύπων μας, ενώ όταν ασκούμε τη φιλοσοφία μας «πέρα από την ανησυχία σας», είναι μόνο όταν έχουμε εξετάσει κάθε μανδύα, καταγράψει κάθε γραμμή φθοράς και αναγνωρίσει κάθε πιθανή διαδρομή διαρροής που νιώθουμε ικανοποιημένοι.