炼油化工设备维修常见技术问题探究

前言

在石油化工行业高温、高压、强腐蚀的严苛工况下，设备维修是保障生产连续稳定运行的核心环节。随着炼化装置大型化、工艺复杂化，泵类、换热器、反应器等关键设备的故障模式日益多样，维修技术问题已成为制约装置长周期运行的主要瓶颈。据行业统计，因维修不当导致的非计划停机占总停机时间的 45% ，直接经济损失年均超百亿元。本文聚焦炼油化工设备维修中的典型技术难题，从故障机理、诊断方法到修复工艺展开系统分析，旨在为行业提供“预防-诊断-修复”全链条解决方案，助力炼化企业提升设备可靠性，降低安全风险，为绿色低碳转型奠定技术基础。

1 炼油化工设备维修中常见技术问题

1.1 泵类设备常见技术问题

泵作为流体输送的关键设备，易出现轴承磨损、密封件失效及振动噪音等故障。轴承长期承受轴向与径向力，易因润滑不足或杂质进入导致磨损、松动，需定期更换并确保安装精度；密封件老化、安装不当会引发漏油漏水，需采用耐腐蚀材料（如碳化硅）并优化密封面粗糙度至 Ra0.8μm 以下。此外，泵体振动与噪音多由安装不稳固或叶轮不平衡导致。

1.2 热交换设备典型故障

换热器在高温高压工况下易发生管道泄漏、管束结垢及焊点损坏。换热管道因介质腐蚀（如 H₂S、Cl⁻）或冲刷磨损出现穿孔，某炼厂39 台管壳式换热器中，17 台因管束外壁腐蚀泄漏，更换哈氏合金材料后腐蚀速率从0.3mm/ 年降至 0.05mm/ 年；管束结垢会导致换热效率下降，需采用机械清洗（如高压水射流）或化学清洗（柠檬酸溶液），建议 2-3 个月清洗一次。此外，管束结焊点在长期热应力作用下易开裂，需通过渗透检测（PT）定期检查，严重时需整体更换管束。

1.3 管壳式换热器核心问题

管壳式换热器作为主流换热设备，常见问题包括热效率降低、泄漏及流体流量异常。结垢是效率下降的主因， 90% 的换热器存在污垢覆盖管束现象；泄漏多源于管束腐蚀或密封垫片老化，减少法兰连接处泄漏率 60% ；流体流量变小可能由管道堵塞或折流板脱落引起，需通过内窥镜检查并清理杂物，确保流速稳定在设计范围（ (1.5-3m/s) ）。

1.4 维修技术共性挑战

维修过程中还面临故障分析不到位、配件选择不当等问题。部分维修人员因对设备原理理解不足，盲目拆卸导致二次损坏，如某发电机动力不足故障，误拆喷油泵后未解决问题，最终发现是柴油杂质堵塞滤网；配件代用或质量不达标会缩短设备寿命，某案例中使用非原厂轴承导致泵运行寿命从 8000 小时降至 3000 小时。此外，小部件忽视（如紧固螺栓松动）易引发连锁故障，需建立“全检清单”，覆盖从轴承游隙到密封面平整度的细节检查。

2 对策

2.1 故障预防

材料升级与结构优化：针对管壳式换热器管束腐蚀问题，采用哈氏合金、双相钢等耐蚀材料替代传统碳钢，某炼厂更换6 台换热器管束材料后，腐蚀速率从 0.3mm /年降至 0.05mm, /年；对结垢严重的设备，改用螺旋槽纹管或波纹管结构，强化湍流效果，污垢生成速率降低 40% 。泵类设备密封件采用碳化硅-石墨组合材质，配合金属波纹管机械密封，将泄漏故障率从30% 降至 8% ，使用寿命延长至8000 小时以上。

建立“三级点检”制度：班组日常检查（温度、振动）、专业每周检测（油样分析、壁厚测量）、第三方季度评估（超声波探伤、光谱分析），某企业实施后非计划停机减少 52% 。

2.2 精准诊断：提升故障定位效率

多技术融合诊断：管壳式换热器泄漏检测采用“超声 ^⋅+ 氦质谱”组合法：先通过超声波定位泄漏点，再用氦气示踪确认泄漏速率，定位精度达 :±5mm ，较传统水压试验效率提升3倍。泵振动故障采用“频谱分析+轴心轨迹”技术，区分轴承磨损（特征频率2 倍频）、叶轮不平衡（1 倍频）、不对中（2 倍频及谐波），某炼油厂应用后故障误诊率从 25% 降至 5% 。

数字化辅助决策：构建设备数字孪生模型，模拟不同工况下的应力分布与介质流动，某加氢反应器通过孪生体优化检修方案，减少开盖检查时间 40% ；开发“故障案例库”，集成 10Ff+ 历史数据，通过自然语言检索快速匹配解决方案，维修准备时间缩短 60% 。

2.3 修复优化

先进修复工艺应用：磨损部件采用激光熔覆技术修复，如泵轴磨损区域通过 3D 打印镍基合金涂层，结合热处理硬度达 HRC55，使用寿命达新品的 85% ，成本仅为更换的 1/3；管道腐蚀缺陷采用“复合材料补强 ⁺ 固化”技术，带压修复压力可达 10MPa ，修复后耐压等级恢复至设计值的 90% 。换热器管束结垢采用“高压水射流 _+PIG 清管器”联合清洗，水射流压力达200MPa ，可清除 2mm 厚硬质垢层，配合化学清洗剂（如 EDTA 螯合剂），清洗效率提升 50% ，换热效果恢复至设计值的 95% 。

密封与连接优化：法兰泄漏采用“金属C 形圈+螺栓拉伸器”方案，预紧力偏差控制在 1% ，某常减压装置应用后，高温法兰泄漏率从 15% 降至0.5% ；管箱密封面采用激光熔覆修复，平面度误差控制在 0.05mm/m ，减少垫片更换频率 80% 。

2.4 管理强化

标准化作业与培训：制定《关键设备维修规程》，细化换热器管束更换“拆卸-检测-回装-试压”28 步流程，要求每步留存影像记录；开展“维修技能认证”，通过 VR 模拟高压管道焊接、带压堵漏等高危作业，考核通过率与维修一次合格率正相关（相关系数0.85）。

应急响应能力建设：组建“1 小时应急维修队”，配备带压堵漏工具、便携式光谱仪等装备，针对泄漏、堵塞等突发故障制定“5 分钟预案启动、30分钟到场、2 小时处置”标准，某原油管道泄漏事件通过该机制减少损失超千万元；定期开展“盲演式”应急演练，模拟台风、停电等极端工况，提升团队协同效率 30% 。

结束语

炼油化工设备维修技术问题的解决需“预防为主、技术赋能、管理兜底”，通过材料升级与智能监测减少故障发生，依托精准诊断与先进工艺提升修复质量，最终以标准化管理与应急机制保障落地。未来，随着工业互联网与 AI 技术的深度渗透，维修模式将向“预测性维护 ¹⁺ 远程运维”转型，推动设备全生命周期成本降低 20%-30% ，为炼化行业安全高效运行提供核心支撑。

参考文献：