Manuel d'entretien des échangeurs de chaleur : nettoyage des tuyaux, remplacement des joints et contrôle de l'efficacité thermique

1. Portée et objectif

Ce manuel couvre les procédures de maintenance critiques pour les échangeurs de chaleur à plaques et à calandre utilisés dans les environnements industriels. Il est conçu pour fournir une efficacité thermique optimale, prévenir les fuites et prolonger la durée de vie des équipements. Les procédures comprennent le nettoyage des surfaces d'échange thermique de la saleté, le remplacement des joints et la vérification des performances thermiques globales.

Un entretien régulier des échangeurs de chaleur est obligatoire pour maintenir la stabilité des processus technologiques, réduire la consommation d'énergie et éviter les arrêts imprévus de la production. Ce guide doit être utilisé lors d'une maintenance programmée lorsqu'une diminution de l'efficacité thermique, une augmentation de la chute de pression ou des fuites externes/internes sont détectées.

2. Précautions

ATTENTION : Avant de commencer tout travail de maintenance sur l'échangeur thermique, il est nécessaire de mettre complètement hors tension et d'isoler l'équipement. Appliquer la procédure de blocage/marquage (LOTO) conformément aux normes internes de l'entreprise et aux exigences de la norme DSTU EN 10398:2020 "Sécurité des machines. Principes généraux de conception. Évaluation et réduction des risques".

AVERTISSEMENT : Utilisez toujours un équipement de protection individuelle (EPI), notamment des lunettes de sécurité (DSTU EN 166), des gants résistant aux produits chimiques (DSTU EN 374), des vêtements de protection et, si nécessaire, une protection respiratoire (DSTU EN 374). 149) et des chaussures de protection (DSTU EN ISO 20345).

AVERTISSEMENT : Le travail avec des réactifs chimiques (acides, alcalis) nécessite une attention particulière. Consultez les fiches de données de sécurité chimique (MSDS/SDS) et suivez toutes les recommandations de manipulation, de stockage et d'élimination.

AVERTISSEMENT : Les surfaces chaudes, la haute pression et l'énergie résiduelle sont des sources potentielles de blessures. Assurez-vous que l'échangeur de chaleur a refroidi à une température sûre (<40°C) et qu'il est complètement dépressurisé à la pression atmosphérique avant de l'ouvrir.

3. Outils et matériels nécessaires

4. Inspection avant service (liste de contrôle)

5. Procédure étape par étape

5.1. Isolement et préparation

1. Isolement de l'échangeur thermique : Fermez toutes les vannes d'entrée et de sortie des deux circuits de l'échangeur thermique. Appliquez LOTO à toutes les vannes et alimentations de pompe connectées à l’échangeur de chaleur. Assurez-vous que LOTO est exécuté conformément aux procédures de sécurité de l'entreprise.
2. Vidange : Ouvrir les vannes de vidange aux points bas de l'échangeur thermique pour vidanger complètement le fluide des deux circuits. Pour accélérer le drainage, ouvrez les trous de ventilation aux points supérieurs. Recueillir les liquides usagés dans des conteneurs appropriés pour une élimination ultérieure.
3. Vérifier le manque de pression : À l'aide d'un manomètre, s'assurer que la pression dans les deux circuits est égale à la pression atmosphérique (0 bar).
4. Refroidissement : Assurez-vous que la température de l'échangeur thermique est inférieure à 40 °C. Si nécessaire, utilisez un refroidissement naturel ou fournissez du liquide de refroidissement pour accélérer le processus.

5.2. Démontage de l'échangeur thermique et retrait des joints

1. Retrait de l'isolation (le cas échéant) : Retirez soigneusement l'isolation extérieure des raccords à bride pour accéder aux fixations.
2. Dévissez les boulons de fixation : A l'aide d'une clé à douille ou à tête creuse, desserrez successivement, en croix, les boulons de fixation des brides des couvercles (pour les coques et tubes) ou les boulons de tension (pour ceux à plaques). Éviter les dévissages rapides et irréguliers pour éviter la déformation des brides ou des plaques.
3. Retrait des couvercles/plaques : Retirez délicatement les couvercles (pour coque et tube) ou ouvrez les plaques (pour lamellaire). Utilisez des mécanismes de levage si les objets sont lourds.
4. Retrait des anciens joints : À l'aide de spatules en plastique ou en laiton (pour éviter d'endommager les surfaces d'étanchéité), retirez soigneusement les anciens joints des brides, des grilles de tubes ou des rainures des plaques. Il est strictement interdit d'utiliser des brosses métalliques ou des objets pointus pouvant laisser des rayures sur les surfaces d'étanchéité.
5. Nettoyage des surfaces d'étanchéité : Nettoyer soigneusement toutes les surfaces d'étanchéité des résidus de joints, de la corrosion et de la saleté. Utiliser un chiffon doux et, si nécessaire, des nettoyants spéciaux compatibles avec les matériaux.

5.3. Nettoyage des surfaces d'échange thermique

5.3.1. Pour échangeurs de chaleur à calandre et à tubes (nettoyage de canalisations)

1. Nettoyage mécanique (brosses) : Choisissez des brosses qui correspondent au diamètre intérieur des tuyaux. A l'aide d'un arbre flexible ou d'un outil pneumatique spécial, passez les brosses dans chaque tuyau. Il est conseillé d'utiliser simultanément une alimentation en eau basse pression et une brosse pour éliminer la saleté. Répétez la procédure plusieurs fois jusqu'à ce que les dépôts soient complètement éliminés.
2. Nettoyage chimique (si nécessaire) : Si le nettoyage mécanique n'est pas suffisant (par exemple, pour éliminer les dépôts solides ou le tartre), utilisez un nettoyage chimique.
   • Préparation de la solution : Diluez le nettoyant chimique (par exemple, une solution d'acide citrique à 5-10 % ou un détergent spécial) selon les instructions du fabricant. Ajouter un inhibiteur de corrosion. Ajoutez toujours de l'acide à l'eau, et non l'inverse.
   • Circulation : Connectez la pompe de circulation chimique à l'espace tubulaire de l'échangeur de chaleur. Faire circuler la solution pendant 2 à 8 heures (selon le degré de contamination et la concentration de la solution) à une température de 40 à 60°C. Surveillez le pH de la solution.
   • Neutralisation et lavage : Après le nettoyage, vidanger la solution chimique. Rincer l'espace des tuyaux avec beaucoup d'eau propre jusqu'à un pH neutre. Neutraliser l'eau de lavage avant de l'éliminer.
3. Contrôle visuel : Après nettoyage, vérifier la propreté de la surface intérieure des canalisations à l'aide d'un endoscope ou visuellement. La surface des canalisations doit être propre, sans dépôts visibles.

5.3.2. Pour échangeurs de chaleur à plaques (nettoyage des plaques)

1. Démontage du jeu de plaques : Desserrez les boulons de tension jusqu'à ce qu'ils soient complètement desserrés. Selon la conception, écartez la plaque mobile ou retirez complètement les plaques du cadre.
2. Nettoyage mécanique : Nettoyer chaque plaque avec une brosse douce et de l'eau sous légère pression. Pour éliminer les dépôts denses, utiliser des nettoyants spéciaux compatibles avec le matériau des plaques et des joints. Il est strictement interdit d'utiliser des brosses métalliques, des abrasifs ou des outils tranchants pouvant endommager la surface des plaques ou les rainures d'étanchéité.
3. Nettoyage chimique (si nécessaire) : Plongez les plaques dans un bain de solution chimique (semblable à une calandre et un tube) ou faites circuler la solution à travers l'échangeur de chaleur assemblé (si le fabricant et la conception le permettent).
4. Lavage et séchage : Rincez soigneusement chaque assiette à l'eau claire et séchez-la.
5. Inspection des plaques : Inspectez soigneusement chaque plaque pour détecter toute fissure, déformation, érosion ou autre dommage. Faites attention aux trous pour les entretoises. Les plaques endommagées doivent être remplacées.

5.4. Remplacement des joints et assemblage

1. Installation de nouveaux joints : Installez soigneusement les nouveaux joints dans les rainures des brides, des grilles de tubes ou des plaques. Assurez-vous que les entretoises sont installées uniformément et sans distorsion. Utilisez des joints OEM ou des qualités équivalentes certifiées ISO 9001. Ne réutilisez jamais d'anciens joints.
2. Assemblage des couvercles/assiettes : Placez les couvercles ou le paquet d'assiettes en place. Assurez-vous que tous les éléments sont correctement orientés.
3. Pré-serrer les boulons : serrez à la main tous les boulons de montage pour allumer le contact.
4. Serrage par étapes des boulons avec une clé dynamométrique : Serrez les boulons dans une séquence croisée en 3 à 4 étapes à l'aide d'une clé dynamométrique.
   • Étape 1 : 30 % du couple de conception (par exemple 45-60 Nm pour les boulons M20).
   • Étape 2 : 60 % du couple de conception (par exemple 90-120 Nm pour les boulons M20).
   • Étape 3 : 100 % du couple de conception (par exemple 150-200 Nm pour les boulons M20).
   • Étape 4 (si nécessaire) : Testez le serrage à 100 % après avoir terminé la troisième étape.
   Une séquence incorrecte ou un serrage inégal peuvent entraîner une déformation et des fuites de la bride/plaque.

5.5. Test d'étanchéité (hydraulique/pneumatique)

1. Connexion au système de test : Fermez tous les tuyaux de sortie de l'échangeur thermique. Connectez une pompe hydraulique (pour un test hydraulique) ou une source d'air comprimé (pour un test pneumatique) avec un manomètre au tuyau d'entrée.
2. Test hydraulique : Remplissez un circuit de l'échangeur thermique avec de l'eau, en forçant l'air à travers l'évent supérieur. Augmentez progressivement la pression jusqu'à 1,5 fois la pression de service, mais pas plus de 10 % de la pression d'essai spécifiée dans la fiche technique de l'équipement (par exemple, si la pression de service est de 6 bars, la pression d'essai peut être de 9 bars). Maintenez la pression pendant 30 minutes.
3. Test pneumatique (limité) : Remplir le circuit d'air ou d'azote à une pression ne dépassant pas 0,5 de la pression de service. Appliquez une solution savonneuse sur les raccords à bride pour détecter les fuites. Les essais pneumatiques sont moins sûrs que les essais hydrauliques et nécessitent des mesures de sécurité accrues conformément à la norme DSTU EN 13445-5:2020 « Navires fonctionnant sous pression, sans chauffage ».
4. Inspection visuelle : Pendant le test, inspectez soigneusement tous les raccords à bride et les joints pour déceler les fuites. L'absence de chute de pression et de fuites visibles confirme l'étanchéité.
5. Dépressurisation : Dépressurisez lentement l'échangeur de chaleur et vidangez l'eau (après hydrotest).

5.6. Contrôle de l'efficacité thermique (après démarrage)

1. Mise en service : Démarrez l'échangeur de chaleur en mode de fonctionnement. Laissez le système se stabiliser pendant au moins 30 minutes.
2. Mesures des paramètres : Enregistrez les données suivantes pour les deux circuits :
   • Températures du fluide d'entrée et de sortie (T_in, T_out)
   • Pression (P_entrée, P_sortie)
   • Consommation de liquide (Q) - si possible.
   La mesure doit être effectuée à l'aide de thermomètres et de manomètres calibrés.
3. Calcul du coefficient de transfert de chaleur : calculez la hauteur de température moyenne logarithmique (LMTD) et, si les données de débit sont disponibles, calculez le coefficient de transfert de chaleur global (U ou K). Comparez la valeur obtenue avec les indicateurs de base d'un échangeur de chaleur neuf ou après un entretien précédent. Un écart significatif (>10-15 %) par rapport à la norme indique un nettoyage insuffisant ou d'autres problèmes.
4. Écarts admissibles : Pour les échangeurs de chaleur en fonctionnement, une légère diminution de l'efficacité est autorisée (généralement jusqu'à 5 à 10 % de la conception). Une baisse de plus de 15 % justifie une enquête plus approfondie et éventuellement un nouveau service.

6. Inspection après service (liste de contrôle)

7. Guide de dépannage

8. Calendrier d'entretien recommandé

9. Répertoire des pièces détachées

Afin de garantir un fonctionnement ininterrompu des échangeurs de chaleur, la disponibilité de pièces de rechange de haute qualité est d'une importance cruciale. UNITEC-D GmbH propose une large gamme d'analogues originaux et certifiés pour différents types d'échangeurs de chaleur répondant aux normes CE et UkrSEPRO.

Recherchez des pièces de rechange dans notre catalogue électronique : www.unitecd.com/e-catalog/

10. Liens

• DSTU EN 10398:2020 "Sécurité des machines. Principes généraux de conception. Évaluation des risques et réduction des risques".
• DSTU EN 166:2017 "Moyens de protection individuelle des yeux. Conditions techniques".
• DSTU EN 374 : 2017 « Gants de protection contre les produits chimiques et les micro-organismes dangereux. »
• DSTU EN 149 :2019 « Équipement de protection respiratoire individuel. Demi-masques filtrants pour la protection contre les particules. Exigences, essais, marquage ».
• DSTU EN ISO 20345:2019 "Moyens de protection individuelle. Chaussures de travail."
• DSTU EN 13445-5:2020 "Récipients fonctionnant sous pression, sans chauffage. Partie 5. Contrôle et essais".
• ISO 15848-1:2015 « Vannes industrielles – Mesure des émissions de substances volatiles. Partie 1 : Exigences pour les essais typiques des vannes ».
• ISO 9001:2015 "Systèmes de management de la qualité. Exigences".
• Documentation OEM du fabricant de l'échangeur de chaleur.