周浩楠, 潘建华

（合肥工业大学a.机械工程学院；b.工业与装备技术研究院，合肥230009）

0 引 言

管壳式换热器因其结构简单、传热面积大、能承受高压和高温、操作管理方便，又具有较高的可靠性与广泛的适应性，在石油化工、核能等工业中得到普遍的应用。但是随着流速的提高和换热器尺寸大型化的发展，使得换热器振动与破坏的事故越来越多[1-3]。流体诱发振动机理主要有涡旋脱落、紊流抖振、流体弹性不稳定性和声共振。因此人们这方面做了很多工作，取得了一些成果[4]。

换热管是换热器中最容易发生失效的部位。跨距大的换热管或壳程流速高的区域的换热管在长时间的连续振动下会造成破坏[5]。另外在腐蚀和振动的联合作用下,致使在管板孔处、折流板管孔处和U形弯管部位的换热管不断反复振动摩擦因疲劳而断裂[6], 造成换热器内漏而局部失效，甚至整体报废。因此，探究流体诱导管束振动具有重大意义。

实验及相关案例表明，流体引起的换热管振动也是造成换热器疲劳失效的重要原因。为此国内外出台了很多标准，TEMA标准[7]、ASME锅炉压力容器规范[8]及GB/T 151-2014标准[9]是最常见的3种标准。

某石油化工厂在试车时发生了严重的换热管泄漏。具体情况如下：该大型换热器在循环水冲洗过程中发现比较严重的故障缺陷，在循环水入口侧第一排北起第19根、南起第19和第20根换热管断裂，折流板上表面处整排换热管均有损伤，且有损伤的换热管附近的拉杆松动，断管处管板孔没有倒角，边缘比较锋利。……