EN
Из всех неисправностей в машинном отделении протечка пластинчатого теплообменника (PHE) — плачущая, капающая или брызгающая — вызывает, пожалуй, наибольшее беспокойство. Помимо потери рабочей жидкости, утечка означает неприемлемое нарушение изоляции между двумя основными системами — обычно между системой охлаждения двигателя и системой забортной воды или между системой смазочного масла и системой охлаждения двигателя. Незамеченная или плохо контролируемая микротечь может быстро привести к смешиванию сред: образованию эмульсии смазочного масла, коррозии деталей блока цилиндров двигателя или даже полному отказу системы охлаждения рубашки. За последние 22 года группа SME выполнила более 500 морских сервисных и модернизационных проектов ежегодно, а наши технические эксперты выявили сотни утечек PHE на самых разных судах и установили, что примерно шесть типичных причин лежат в основе большинства случаев. В приведённой ниже статье рассматриваются наиболее частые причины и даются практические рекомендации по снижению риска утечки вашего PHE.
Деградация прокладки: старение, затвердевание и выдавливание
Прокладки являются основными элементами уплотнения ПТЭ и представляют собой самое слабое звено. По мере старения и воздействия высоких температур, агрессивной хлорированной морской воды и циклических сжатий эластомерный материал теряет способность восстанавливаться после остаточной деформации при сжатии. Прокладка из нитрильного каучука (NBR), применяемая в масляных охладителях, становится хрупкой при длительном воздействии температур выше 90 °C и не способна адаптироваться к микронеровностям поверхности. Прокладка из этиленпропиленового каучука (EPDM) подходит для стороны морской воды, однако может набухать или размягчаться (что приводит к выдавливанию через зазоры между пластинами) при загрязнении масляным туманом или смазкой. Выдавливание — особенно серьёзная проблема, поскольку деформация представляет собой тонкий край материала, который необратимо изменяет профиль прокладки; однажды выдавленная прокладка из EPDM больше никогда не обеспечит герметичность, даже при повторной затяжке. В SME наши инженеры-сервисники часто обнаруживают, что прокладки возрастом до пяти лет потеряли более 30 % способности восстанавливаться после остаточной деформации при сжатии (независимо от внешнего вида). Мы рекомендуем проактивный график замены, основанный на общем времени работы и предыдущем тепловом воздействии на прокладку, а не реактивную замену только после появления капель и значительного снижения эффективности ПТЭ. Дата установки и количество тепловых циклов (последовательностей пуск-останов) позволяют гораздо точнее оценить срок службы, чем простая календарная дата.
Неправильный момент затяжки сборки и неравномерное сжатие
ПТУ — это высокоточное механическое оборудование, а не просто трубопроводная арматура, требующая приложения крутящего момента до конца. Одна из наиболее распространённых причин утечек при сервисном обслуживании в малых и средних предприятиях связана с недостаточной или чрезмерной затяжкой стяжных болтов при повторной сборке после очистки или разборки для осмотра. Для каждой рамы задана строго определённая величина сжатия — обычно указывается как общая толщина прокладки и пакета пластин, которую необходимо достичь равномерно по всей поверхности пластин путём последовательного приложения крутящего момента по диагонали. Избыточная затяжка приводит к разрушению и деформации прокладки, повреждению чрезвычайно тонких гофрированных пластин (часто толщиной всего 0,5–0,6 мм) и перегрузке стяжной штанги, вызывающей напряжение в подшипниках рамы. Недостаточная затяжка создаёт недостаточное давление на прокладку, что позволяет рабочей среде проходить мимо отдельных каналов и просачиваться наружу по боковым сторонам; ещё более критична односторонняя затяжка, поскольку она вызывает перекос пластин и образование микрозазоров, которые дополнительно увеличиваются при тепловом расширении. При рекомендации крутящего момента мы указываем необходимость его точного контроля с применением крестообразного (звёздного) порядка затяжки на всех этапах сборки, минимум в три приёма, до достижения заданной величины сжатия; кроме того, требуется измерять общую толщину пакета прокладок до и после приложения крутящего момента (если разница между измеренным значением и указанным на табличке превышает 2 мм, следует прекратить работу и повторно проверить пакет пластин на наличие загрязнений между ними или деформаций пластин в зоне загрязнения).
Коррозия язвами на поверхности пластины
Хотя современные морские ПТО (пластинчатые теплообменники), изготовленные из титана или нержавеющей стали марки 316L, не обладают полной устойчивостью к локальной коррозии. Язвенная коррозия, характеризующаяся образованием мелких глубоких отверстий на поверхности пластин, обычно начинается в зоне паза для прокладки или в застойных областях, формирующихся в зоне распределения потока. Две основные причины язвенной коррозии — агрессивные концентрации хлоридов (характерны для морской воды в тропическом климате или для солоноватой воды) и низкая скорость потока жидкости, поскольку при достаточно низкой скорости потока оседающие частицы могут образовать концентрационный элемент под собой. Как только язвенная коррозия проникает сквозь всю толщину пластины, разграничение между двумя потоками жидкости исчезает, и происходит как внутренняя утечка (смешивание потоков), так и внешняя. В компании SME мы выяснили, что язвенную коррозию часто ошибочно диагностируют как повреждение прокладки, что приводит к необоснованным плановым заменам прокладок без устранения первопричины. Раннее выявление язвенной коррозии включает проведение капиллярного контроля (теста с красителем-проникателем) на пластинах при ручном техническом обслуживании, особенно на поверхности теплопередачи вблизи входных патрубков. Кроме того, скорость морской воды в ПТО никогда не должна опускаться ниже 1,5 м/с, чтобы предотвратить осаждение частиц. Если судно большую часть времени работает на пониженной нагрузке, необходимо предусмотреть байпасную или рециркуляционную линию для поддержания скорости потока выше этого порогового значения.
Несоосность пластины и смещение прокладки при повторной сборке
Ещё более серьёзная проблема — и, безусловно, более лёгкая для предотвращения — это утечка, вызванная неправильной повторной сборкой блока. Пластины имеют определённую ориентацию «правильной стороны» (прокладки расположены поочерёдно на передней и задней поверхностях), и их необходимо укладывать в стопку строго в заданной последовательности. Если пластина установлена вверх дном или, что встречается гораздо чаще, перевёрнута (с прокладкой на неправильной стороне), каналы для жидкости на соседних пластинах не совпадут, и прокладка не сможет обеспечить надёжное металлическое сопряжение с соседней пластиной. Во многих случаях это приводит не только к немедленному внутреннему перетоку, но и, если соседние пластины приближаются достаточно близко, — к утечке через наиболее удалённый угол прокладки наружу, в окружающий воздух. Наконец, при добавлении последующих пластин в стопку прокладка может просто выскочить из паза и «выскочить» из него (особенно если в пазу остался старый клей или загрязнения). Смещение всего на 2–3 мм вверх уже делает прокладку неэффективной, вызывая как внутренний переток, так и потенциальную внешнюю утечку. Именно поэтому в производственных процедурах SME каждая пластина тщательно очищается, паз для прокладки осматривается под увеличением, а каждая прокладка аккуратно устанавливается на место лёгкими ударами мягким молотком до того, как на неё будет уложена следующая пластина. Постоянная стрелка, указывающая верх и низ стопки, позволяет нашей инженерной команде визуально проверять правильность ориентации пластин.
Вывод: бдительность — лучший герметик
Речь идёт не о том, произойдёт ли утечка в вашем пластинчатом теплообменнике и когда именно, а о том, чтобы вы сами полностью контролировали момент возникновения утечки. Тщательное применение планового подхода к управлению старением прокладок, соблюдение правильных процедур затяжки болтов, внимательный осмотр признаков усталости материалов и механических напряжений, а также скрупулёзная и аккуратная повторная сборка позволяют продлить срок эксплуатации вашего PHE на десятилетия и избежать дорогостоящего загрязнения и экстренных выездов специалистов. В SME Group, располагающей более чем 100 инженерами и действующей в рамках стандартов ISO 9001, ISO 14001 и ISO 45001, мы обеспечиваем сервис ваших аппаратов прямо на борту судна — включая комплексные проверки, поставку запасных частей и полную капитальную перестройку в судоремонтных верфях по всему миру, в том числе и в материковом Китае. Гарантия на сервис в течение 12 месяцев отражает наш высокий уровень требований; а философия «наш интерес выходит за рамки ваших ожиданий» означает, что мы считаем работу завершённой только тогда, когда каждая прокладка осмотрена, каждая линия износа зафиксирована и каждый потенциальный путь утечки идентифицирован.