Поширені причини протікання пластинчатих теплообмінників

З усіх видів, які можна побачити в машинному відділенні, протікання пластинчастого теплообмінника (PHE) — найбільш тривожне. Ви не лише втрачаєте рідину, а й течія свідчить про неприйнятне порушення герметичності між двома фундаментальними системами — зазвичай між системою охолодження двигуна та системою сирої води або між системою мастила й системою охолодження двигуна. Невиявлена або погано керована течія через дрібний отвір може швидко перетворитися на подію перехресного забруднення, що призводить до емульгування мастила, корозії компонентів блоку циліндрів двигуна або навіть повної відмови системи охолодження рубашки. За останні 22 роки SME Group реалізувала понад 500 морських сервісних і модернізаційних проектів щорічно, а наші технічні експерти встановили причини сотень течій PHE на всіх типах суден, зосередившись приблизно на шести типових первинних причинах. У наведеній нижче статті обговорюються найпоширеніші причини та надаються поради щодо зменшення ймовірності течії вашого PHE.

Деградація прокладки: старіння, затвердіння та витискання

Прокладки є основними елементами ущільнення ПТТ і є її слабкою ланкою. З часом, під впливом високих температур, корозійної хлорованої морської води та циклічних стискань еластомерний матеріал втрачає здатність відновлюватися після стискання. Прокладка з нітрильного каучуку (NBR), яку використовують у охолоджувачах мастила, стає крихкою при тривалому нагріванні понад 90 °C і не може адаптуватися до нерівностей поверхні. Прокладка з EPDM підходить для сторони морської води, але може набухати або м’якнути (що призводить до витиснення через зазори між пластинами) через забруднення масляним туманом або мастилом. Витиснення — особливо серйозна проблема, оскільки деформація утворює тонку кромку матеріалу, яка постійно спотворює профіль прокладки; після витиснення прокладка з EPDM більше ніколи не буде герметизувати, навіть якщо її знову затягнути. У SME наші сервісні інженери часто знімають прокладки віком до п’яти років, які втратили понад 30 % здатності відновлення після стискання (незалежно від зовнішнього вигляду). Ми віддаємо перевагу проактивному графіку заміни, що корелює з загальною кількістю робочих годин і попереднім тепловим навантаженням прокладки, а не реактивному графіку заміни, коли ПТТ протікає й її ефективність серйозно знижена. Дата встановлення та теплові цикли (послідовності запуску-зупинки), які вона пережила, набагато точніше визначають термін корисного використання, ніж лише календарна дата.

Неправильний момент затягування зборки та нерівномірне стиснення

PHE — це прецизне механічне обладнання, а не просто трубопровід, який вимагає прикладення моменту до останнього. Одна з найпоширеніших причин витоків під час технічного обслуговування в малих і середніх підприємств пов’язана з тим, наскільки щільно затягнуто стяжні болти після очищення або розбирання для огляду. Кожна рама має чітко визначену величину стиснення — зазвичай вказується як загальна товщина прокладки й пластин, яку потрібно досягти рівномірно по всій поверхні пластин шляхом затягування болтів за діагональним («хрестовим») схемою. Надмірне затягування призводить до руйнування й стиснення прокладки, пошкодження надтонких гофрованих пластин (часто завтовшки лише 0,5–0,6 мм) та навантаження стрижня через підшипники рами. Недостатнє затягування призводить до недостатнього тиску на прокладку, що дозволяє робочому середовищу протікати крізь окремі канали й витікати назовні — ще важливіше: нерівномірне затягування з одного боку спричиняє перекіс пластин, у результаті чого виникають мікрозазори, які ще більше збільшуються під час теплового розширення. Коли ми рекомендуємо значення моменту затягування, ми маємо на увазі його точне застосування за «хрестовою» (або «зірковою») схемою на всіх етапах збирання, щонайменше у три етапи, до досягнення заданої величини стиснення; також слід виміряти загальну товщину стека прокладок до й після затягування. Якщо ця різниця перевищує 2 мм порівняно зі значенням, вказаним на табличці, ми рекомендуємо припинити роботу й повторно перевірити стек пластин на наявність забруднень між ними або викривлення пластин у зоні забруднення.

Корозія ямкового типу на поверхні пластини

Хоча сучасні морські ПТО (пластинчасті теплообмінники) з титану або нержавіючої сталі марки 316L не є повністю стійкими до локальної корозії. Пітінг, що характеризується малими глибокими отворами на поверхні пластин, зазвичай виникає в пазі для прокладки або в зонах застою, утворених розподільною зоною потоку. Агресивні концентрації хлоридів (поширені в морській воді тропічного клімату або солонуватій воді) та низька швидкість руху рідини — дві основні причини пітінгу, оскільки при достатньо низькій швидкості потоку осад може утворити концентраційний елемент під собою. Як тільки пітінг пробурює всю товщину пластини, межа між двома потоками рідини зникає, і витік виникає як внутрішньо (змішування), так і зовні. У SME ми виявили, що пітінг зазвичай діагностують як пошкодження прокладки, що призводить до непотрібних регулярних замін прокладок без усунення справжньої причини. Раннє виявлення пітінгу полягає у проведенні капілярного контролю (тесту з барвником) на пластинах під час ручного технічного обслуговування, зокрема на поверхні теплопередачі поблизу вхідних патрубків. Крім того, ніколи не допускайте, щоб швидкість морської води в ПТО була нижчою за 1,5 м/с, щоб запобігти осадженню. Якщо ваше судно переважно працює на низькому навантаженні, передбачте байпасну або рециркуляційну лінію для підтримки швидкості потоку вище цього порогу.

Неправильне розташування пластина та зміщення прокладки під час повторної збірки

Ще більш серйозною проблемою — і, безумовно, тією, яку легше уникнути, — є витік через неправильну повторну збірку блоку. Пластини мають «правильну» орієнтацію (прокладки розташовані почергово на передніх і задніх поверхнях), і їх слід додавати до стопки у певній послідовності. Якщо пластину встановлено вверх дриґом або, що набагато частіше, навпаки (з прокладкою на неправильній поверхні), то канали для рідини на сусідніх пластинах не збіжаться, і прокладка не зможе забезпечити справжній метал-до-металу контакт із сусідньою пластиною. У багатьох випадках це призводить не лише до негайного внутрішнього обходу, а й, якщо сусідня пластина достатньо наблизиться, — до витоку рідини з найвіддаленішого кута прокладки назовні, у повітря. Нарешті, під час додавання наступних пластин до стопки прокладка дуже легко може просто піднятися й «вийти з гнізда» (особливо якщо в ньому залишилися старий клей або забруднення). Навіть підйом на 2–3 мм достатній, щоб прокладка втратила ефективність, що призводить як до внутрішнього обходу, так і до потенційного зовнішнього витоку. Саме тому в робочих процедурах SME кожну пластину ретельно очищають, перевіряють гнізда для прокладок під лупою, а кожну прокладку обережно встановлюють на місце (м’яким молотком) перед тим, як додати наступну пластину до стопки. Постійна стрілка, що вказує верх і низ стопки, дозволяє нашій інженерній команді візуально перевірити правильність орієнтації пластин.

Висновок: Бдительність — найкращий засіб герметизації

Це не питання про те, чи й коли ваш теплообмінник з пластинами витече, а про те, коли ви повністю контролюватимете цей процес. Уважне застосування планового підходу до керування старінням прокладок, дотримання правильних процедур затягування болтів, ретельний огляд матеріалу на втомлювальні пошкодження та ознаки механічних напружень, а також уважна й ретельна повторна збірка можуть продовжити термін експлуатації вашого PHE на десятиліття й допомогти уникнути дорогих забруднень та аварійних викликів. У SME Group, де в розпорядженні понад 100 інженерів і який діє в рамках стандартів ISO9001, ISO14001 та ISO45001, ми надаємо обслуговування ваших апаратів прямо на борту суден — з комплексними оглядами, постачанням запасних частин і повними ремонтами в верфях по всьому світу, зокрема й у материковому Китаї. Гарантія на 12 місяців є показником наших стандартів, а філософія «нашою метою є більше, ніж ваші турботи» означає, що ми задоволені лише тоді, коли кожну прокладку перевірено, кожну лінію зношення зареєстровано й кожний потенційний шлях витоку виявлено.