《热交换器内部密封及其失效分析》对热交换器内部密封的工程管理、设计、制造、组装、运行、维护等进行了研究和阐述。本书从管壳式热交换器密封失效的表现、管接头密封技术、内部密封失效的技术因素和运行工艺因素5个方面，阐述了异侧流程间的密封、同侧流程间的密封、非常规工况的内部密封、热应力作用下的内部密封和换热工况参数的优化设计等内容。

陈孙艺
1965年生，工学博士，正高级工程师，享受“国务院政府特殊津贴”，全国锅炉压力容器标准化技术委员会固定式压力容器分技术委员会委员，中国机械工程学会压力容器分会常务理事，广东省机械工程学会压力容器分会副理事长，中国石油和石油化工设备工业协会设备标准化分技术委员会委员，中国知网评审专家库与中国设备工程专家库专家，广州市特种设备事故调查技术中心事故鉴定专家，广东石油化工学院客座教授与硕士专业学位校外导师，茂名职业技术学院客座教授与校企合作委员会委员，压力容器规则设计与分析设计审批员，《压力容器》与《石油化工设备技术》编委会委员，出版专著4部。

第1篇　热交换器的工程发展及其内部密封失效的表现
第1章　管壳式热交换器的工程发展问题 003
1.1　管壳式热交换器的技术规范问题 003
1.1.1　技术传统与研究发展的课题 003
1.1.2　建设需求与技术供给的课题 004
1.1.3　工程管理与观念创新的课题 005
1.2　管壳式热交换器的密封分类 007
1.2.1　传统的密封分类 007
1.2.2　内部密封分类 007
1.2.3　内部泄漏的功用 009
1.3　管壳式热交换器内部密封失效的影响因素 010
1.3.1　影响内部密封的全过程管理因素 010
1.3.2　影响内部密封的建造技术因素 011
1.3.3　影响内部密封的工艺技术因素 012
1.3.4　影响内部密封的失效分析因素 015
参考文献 016

第2章　管壳式热交换器内部密封失效的表现 018
2.1　管程和壳程之间的失效及内漏 018
2.1.1　管接头的密封失效表现及分类 018
2.1.2　换热管的密封失效表现及分类 031
2.1.3　管板的密封失效表现 037
2.1.4　浮动管板填料函的密封失效表现 037
2.1.5　浮头盖的密封失效表现 038
2.2　往复流程间的内漏 040
2.2.1　管程各往复流程间内漏 040
2.2.2　壳程各往复流程间内漏 042
2.3　特殊内漏及内漏的预测 043
参考文献 045


第2篇　热交换器特殊管接头的密封技术
第3章　管接头的密封技术 051
3.1　管接头试验分类 051
3.1.1　管接头试验内容分类 051
3.1.2　管接头试验方法分类 052
3.2　管接头试验结果解读 054
3.2.1　检测报告及结果分析 054
3.2.2　胀接工艺评定的误解 055
3.3　特殊热交换器管接头分类及技术对策 057
3.3.1　基于管接头结构特性的管接头分类 057
3.3.2　基于热交换器结构特性的管接头分类 060
3.4　热交换器式反应器管接头的密封 068
3.4.1　与反应器分体式撇热冷却器的管接头 068
3.4.2　与反应器直连式撇热冷却器的管接头 069
3.4.3　与反应器分体内连式热交换器的管接头 071
3.4.4　与反应器一体化式的热交换器管接头 072
3.4.5　热交换器式反应器管接头的壳程防护 076
3.4.6　热交换器式反应器管接头的管程防护 077
3.5　多区段式热交换器管接头的密封 078
参考文献 079

第4章　特殊管接头的焊接工艺评定 082
4.1　管接头的焊接分类及其评定要求 082
4.1.1　管接头的焊接分类 082
4.1.2　胀焊并用的优缺点及最佳方案 083
4.1.3　标准对管接头焊接工艺评定的要求 086
4.2　特殊结构管接头的焊接 086
4.2.1　刚性管束的管接头组焊技术 086
4.2.2　挠性管板的管接头组焊技术 089
4.2.3　复合管与复合管板管接头的焊接工艺评定 090
4.3　特殊材料管接头的焊接 093
4.3.1　管接头焊接技术分析 094
4.3.2　焊接对策 094
4.4　特殊管接头的质量检验 095
参考文献 097

第5章　特殊管接头的胀接工艺评定 098
5.1　管接头的胀接方法及工艺评定的必要性 098
5.1.1　传统的胀接方法 098
5.1.2　创新的缩胀方法 100
5.1.3　胀接试验技术规程的必要性 100
5.2　管接头胀接的材料性能 101
5.2.1　换热管力学性能的差异 101
5.2.2　换热管胀接的力学性能 104
5.3　特殊结构管接头的胀接 107
5.3.1　基于特殊管板的管接头胀接 107
5.3.2　基于特殊换热管的管接头胀接 108
5.3.3　基于特殊制造工艺的管接头胀接 109
5.4　特殊材料管接头的胀接 109
5.4.1　铜材管接头的液压胀接 109
5.4.2　铜材管接头的机电胀接 111
5.4.3　铁素体不锈钢换热管接头的胀接 113
5.5　管接头的橡胶胀接 113
5.5.1　橡胶胀管试验 114
5.5.2　结果分析及技术改进 115
5.6　特殊管接头的密封性要求 116
参考文献 117


第3篇　热交换器管接头密封的技术拓展
第6章　管接头胀接分析及质量技术 121
6.1　管接头胀接分析的模型设计 121
6.1.1　管接头模型分类 121
6.1.2　管接头胀接模型的规范化 122
6.1.3　管接头胀接模型的设计 123
6.2　管接头液压胀接有限元分析 126
6.2.1　液压胀接周向应力分布的星齿图 126
6.2.2　液压胀接轴向应力分布的拱门图 128
6.2.3　液压胀接效果及其影响因素的认识 129
6.2.4　机电胀接数值模拟 131
6.3　管接头液压胀接解析解分析 132
6.3.1　液压胀接压力的相关概念 132
6.3.2　进口胀管机胀接压力计算 136
6.3.3　国产胀管机胀接压力计算 138
6.3.4　国内外胀管机胀接压力的比较 138
6.4　液压胀和机电胀的胀接参数等效性分析 139
6.4.1　机电胀接功率 140
6.4.2　胀管机输入功率 146
6.4.3　管接头胀接枪的胀接压力 147
6.5　管接头的残余应力 148
6.5.1　管接头制造时的残余应力 148
6.5.2　管接头运行工况下的残余应力 149
参考文献 151

第7章　热交换器管接头的高等级要求 153
7.1　高等级管接头的质量技术要求 153
7.1.1　管束管接头防振的特别结构 154
7.1.2　管接头拉脱力设计校核的完整性 155
7.1.3　管接头拉脱力设计校核的制造工艺调适 157
7.1.4　管接头拉脱力设计校核的运行状况调适 161
7.1.5　管接头制造质量特别技术要求 163
7.1.6　管接头质量检验特别技术要求 169
7.2　换热管的防振对策 171
7.2.1　管束的动特性及其振动形式 171
7.2.2　管束直管段的基本防振措施 174
7.2.3　管束直管段的特别防振措施 177
7.2.4　管束U 形段的基本防振措施 180
7.2.5　管束U 形段的各种支持结构 181
7.2.6　管束直段与U 形段的相互协调 187
7.2.7　逆流换热管束支持板的特殊功能 189
7.3　管束中其他振动的对策 190
7.3.1　纵向振动的可能性 191
7.3.2　纵向振动的防治对策 192
7.3.3　振动特性专题研究 198
参考文献 200


第4篇　热交换器内部密封失效的技术因素
第8章　热交换器内部密封的设计 207
8.1　壳程内部密封 207
8.1.1　周向流的隔板密封 207
8.1.2　纵向流的隔板密封 208
8.1.3　旁路挡板密封 210
8.1.4　折流板周边密封 211
8.1.5　折流板管孔密封 214
8.1.6　导流筒挡板密封 217
8.2　管程内部密封 217
8.2.1　管箱隔板密封 217
8.2.2　隔板人孔密封 219
8.2.3　浮头盖隔板密封 220
8.2.4　中心筒调节阀密封 220
8.3　异侧流程内部密封 222
8.3.1　滑动管板的填料函密封 222
8.3.2　管板的内部密封 233
8.3.3　双管板密封及换热管的填料函密封 233
8.3.4　浮头管箱的密封 235
8.3.5　浮头盖的密封 238
8.4　管束的滑动和换热管的微振 240
8.4.1　填料函管束视同固定管板管束设计 240
8.4.2　管束的滑动性 240
8.4.3　换热管的微振磨损 242
8.5　热自紧密封 243
参考文献 244

第9章　热交换器内密封的维护 247
9.1　管束存放及吊运的维护 248
9.1.1　管束存放的维护 248
9.1.2　管束起吊吊具的选用 248
9.1.3　一种保护耐腐蚀管束的吊具设计 251
9.2　热交换器包装及吊耳设计 253
9.2.1　热交换器的包装 253
9.2.2　热交换器吊耳设计 254
9.3　热交换器的检修和改造 255
9.3.1　热交换器的清洗和检验 255
9.3.2　管束的修理和改造 257
9.4　较高温度下典型结构的密封失效 261
9.4.1　较高温度下管接头的密封失效 261
9.4.2　较高温度下法兰的密封失效 265
参考文献 267


第5篇　热交换器密封失效的运行工艺因素
第10章　热交换器温度载荷对密封的影响 271
10.1　热交换器部件的温度载荷及其热应力分析新方法 271
10.1.1　壳体对管束滑动的摩擦约束引起的热应力 272
10.1.2　管板温差热应力 276
10.1.3　换热管的热应力 281
10.2　支座与壳体的相互影响 283
10.2.1　鞍座应力的影响因素 284
10.2.2　等高双鞍座压应力分析 285
10.2.3　特殊鞍座的影响及对策 288
10.2.4　鞍座位置的影响因素 294
10.2.5　立式支座和卧式支座的影响 295
10.3　膨胀节对热交换器安全运行的影响 295
10.3.1　膨胀节的设计关联多种泄漏失效 296
10.3.2　膨胀节的产品质量超差分析 301
参考文献 309

第11章　热交换器非常规工况参数对内外密封的影响 311
11.1　耐压试验特殊工况对密封的影响 311
11.1.1　耐压试验工况下管板强度的校核 311
11.1.2　壳程较低试验压力下的浮头盖密封技术 312
11.1.3　壳程较高试验压力下的浮头盖密封技术 313
11.2　壳程较高温度的浮头结构密封技术 318
11.2.1　浮头盖密封设计的温度因素 318
11.2.2　浮头管箱密封设计的温度因素 319
11.3　设计未预防工况对密封的影响 320
11.3.1　意外工况对密封的影响 320
11.3.2　未预防开停车工况的失效案例 321
11.3.3　常见诱导振动案例分析 322
11.3.4　流体弹性不稳定的特例 325
11.3.5　管板背面空间结构禁忌 326
11.4　简化设计工况对密封的影响 327
11.4.1　计算模型简化的影响 327
11.4.2　设计技术欠缺的影响 329
参考文献 331