第1个回答 2022-06-15
对板式换热器水压试验期间压降的探讨
（公司名）
2019-05
摘要： 板式换热器由于结构的特殊性，在水压试验的保压过程中往往会出现压力降的现象，部分客户在见证水压试验时不接受产品有压力降。本文简要介绍了板式换热器水压试验时引起压力降的原因，各国标准规范对水压试验时压降的要求以及压降发生后的应对措施。以便更好的与客户澄清这一问题，从而让客户认可并接受板式换热器水压试验保压期间有压降这一自然现象。
关键词： 板式换热器 水压试验 压降
[if !supportLists] 1. [endif] 引言
近年来，越来越多的客户开始注重供应商制造期间的产品质量，对于板式换热器的制造，客户大多选择将水压试验作为关键质量控制工序。因此，客户水压试验见证的情形便多了起来。
但是在见证水压试验时，客户质疑最多的便是水压试验保压期间的压力降。也就是当试验压力达到规定的压力后，按要求进行保压，在整个保压过程中，压力缓慢的下降，最终在保压结束时，其压力是低于初始压力值的。
客户认为这样的压降是不可接受的，不接受的原因总结下来有如下：
[if !supportLists]1) [endif]压力降有可能是泄漏导致的
[if !supportLists]2) [endif]压力降在管壳式换热器水压试验时不会发生
[if !supportLists]3) [endif]从未见过水压试验时有压力降的情况
[if !supportLists] 2. [endif] 引起压降的原因
板式换热器水压试验期间引起压力降的原因有产品泄漏和非产品泄漏。产品泄漏导致的压降将会在第4节中详细阐述，此处主要说明非产品泄漏而引起的压降。总共有以下4种可能的原因：
[if !supportLists]1） [endif]板片受到单侧的压力后发生变形
板片受压变形是产生压力降的主要因素，板片通常由0.4~0.8mm的不锈钢（304/304L或316/316L），钛（SB-265 Gr1），镍（SB- 201）薄板压制而成，有较好的刚性及弹性，相邻居板片之间由波纹接触时成形的触点相接触，当单侧试压时，板片一侧承受试验压力，另一侧与大气相通，导致板片在单侧压力的作用下向非承压侧变形，承压侧容积扩大，压力下降。如图1所示。
[endif]
充水侧
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[endif]
空气侧
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[endif]图1
屈服和抗拉强度越低的材料越明显，如钛比不锈钢明显；板片越薄的材料越明显，如0.4mm厚的板比0.8mm厚的明显。波纹的节距和板间距也会影响板片受压时的变形程度，由于不是主要原因，且分析起来比较复杂，此处不做展开讨论。
[if !supportLists]2） [endif]滞留在流道内的少量空气
板式换热器在水压试验时安装有与接口配对的试验用平板法兰，并在法兰安装有管子连接接头，由于加工工艺原因，这些接头离接口密封边缘有一定的距离；再者，板片开孔周边有胶垫密封，胶垫与板片之间形成的空间。上述2种情形形成的空间，导致注水时，水无法将此处空气完全排出，造成空气滞留，当达以试验压力时空气被压缩，但当保压时间的推进，滞留的空气在压力的作用下，慢慢的融解到水中，与此同时，压力也会随之下降。如图2。
[endif]
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[endif]
角孔
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进水孔位置
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[endif]
空气残留区
[if !mso]
[endif]图2
[if !supportLists]3） [endif]接头处的滴漏
水压试验法兰及其工装共有4处存在泄漏风险的地方：2接口的试压法兰与管接头的螺纹连接处；上接口压力表末端阀门；下接口液压快速接头端部。在多次使用后，这些地方开始出现不同程度的滴漏，由于未加压时是无法检查出是否会有滴漏，因此，在每次水压试验上压后才会发现。这时，如果发现滴漏，就得卸压，放水后重新修理工装法兰，修理后还得上压后验证有无滴漏，如此反复，造成很大的工时浪费。一般的做法是，只要滴漏不是连续的，且不影响判断产品是否泄漏，这些接头处的滴漏都是允许的。
4） 试压水温度变化
温度的变化对压力的影响是增加的，也可以是减少的，此处只讨论压力减少的影响。当环境温度较低水压试验供水系统低时，较高温度的试验用水被注入到板式换热器内部时，水温就开始在环境温度的影响下慢慢下降，由于热胀冷缩原理，水的体积缩小，压力下降。
以上4种可能导致压力降的因素在试压过程中有可能是同时存在的，也有可能是其中1~3个因素存在；虽然板片受压变形是产生压力降的主要影响因素，但在具体情况下要具体分析，其它3项也有可能会成为主要影响因素。
[if !supportLists] 3. [endif] 标准规范对水压试验合格的评判标准
ASME VIII-1-2017：所有焊缝及连接处目视检验时无泄漏，但对于为试压而临时封闭的接头泄漏，在不影响看清要检接头的情况下是允许的。
NB/T47004.1-2017：无泄漏，无异常响声和可见变形。
API662/ISO15547-2000：无渗漏。
[if !supportLists] 4. [endif] 压降发生后的应对措施
当压降发生后，应先检查产品外面及接口内部，排除产品泄漏的原因。然后检查接头处有无明显的泄漏，当有持续或间隔2分钟左右滴一滴水时，应卸压后对接头进行维修；当产品为大型号（单板换热面积≥1.6m2）时，应考虑在上部接口法兰的通气孔内引入柔性塑料弯管，将多余的空气排出；充水后静置大约1小时，以使水温与大气环境温度趋近；为了减小板片变形造成的影响，在上压时应缓慢升压（建议最大0.3MPa/分钟），使板片在升压过程中有充足的时间进行变形，当压力达到试验压力时，板片已充分变形，而不会在保压过程中持续变形了。
[if !supportLists] 5. [endif] 总结
虽然采取上述应对措施，可以减小压降，但根据实际经验，压降是不可消除的，压降值也因产品容积大小、板片厚度、板片材质不同而各异。因相关标准中对于水压试验期间的压降没有规定，ASME标准中更是明确了允许临时性接头处有泄漏，但不得影响判断产品是否有泄漏。
综上，作者认为对于水压试验期间的压降问题，在排除产品本身泄漏原因为，更多的是与见证方（客户）沟通，消除压降即是产品泄漏导致的疑虑。基于历史经验，在30分钟的保压过程中，压降值不大于0.4MPa应是可接受的。当客户认为有可能是产品泄漏原因导致了压降，且使用工况对产品泄漏敏感，可考虑水压试验后使用氦检漏对产品密封性进行验证。