管殼式換熱器的流體流動誘導(dǎo)振動

山東管殼式換熱器為強(qiáng)化傳熱和減少污垢層，通常采用增大殼程流體流速的方法。而殼程流體流速增加，產(chǎn)生誘導(dǎo)振動的可能性也將大大增加，從而導(dǎo)致管束中管子的振動，最終致使管束破壞。常見的破壞形式有以下幾種。

（1）碰撞破壞當(dāng)管子的振幅足夠大時(shí)，將致使管子之間相互碰撞，位于管束外圍的管子還可能和換熱器殼體內(nèi)壁發(fā)生碰撞。在碰撞中，管壁磨損變薄，最終發(fā)生開裂。

（2）折流板處管子切開折流板孔和管子之間有徑向間隙，當(dāng)管子發(fā)生橫向振動的振幅較大時(shí)，就會引起管壁與折流板孔的內(nèi)表面間產(chǎn)生反復(fù)碰撞。由于折流板厚度不大，管壁多次、頻繁與其接觸，將承受很大的沖擊載荷，因而在不長的時(shí)間內(nèi)就可能發(fā)生管子被切開的局部性破壞。

（3）管子與管板連接處破壞此種連接結(jié)構(gòu)可視為固定端約束，管子振動產(chǎn)生橫向撓曲時(shí)，連接處的應(yīng)力最大，因此，它是最容易產(chǎn)生管束失效的地區(qū)之一。此外，殼程接管也多位于管板處，接管附近介質(zhì)的高速流動更容易在此區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生振動。

（4）材料缺陷的擴(kuò)展造成失效盡管設(shè)計(jì)得比較保守，在操作中管束的振動是不可避免的，只不過振幅很小而已。因此，如果管子材料本身存在缺陷（包括腐蝕和磨蝕產(chǎn)生的缺陷），那么在振動引起的交變應(yīng)力作用下，位于主應(yīng)力方向上的缺陷裂紋就會迅速擴(kuò)展，最終導(dǎo)致管子失效。

（5）振動交變應(yīng)力場中的拉應(yīng)力還會成為應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力源。

流動誘導(dǎo)振動引起管子破壞，易發(fā)生在撓度相對較大和殼程橫向流速較高的區(qū)域。此區(qū)域通常是U形彎頭、殼程進(jìn)出口接管區(qū)、管板區(qū)、折流板缺口區(qū)和承受壓縮應(yīng)力的管子。