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阀门腐蚀失效分析与处理
作者:管理员    发布于:2016-09-30 09:18:39    文字:【】【】【

  阀门阀门腐蚀失效分析与处理陈入领范家峰2,王晓伟1(1.浙江大学机械设计所,浙江杭州310027;2浙江大学热能工程研究所,浙江杭州310027)阀门的影响,进而采取了相应的解决措施。

  段的1水加热器至饱和塔至甲交换器的管线,以及煤气副线由原来的碳钢管道换成不锈钢管道,同时更换了1煤气副线阀A,其型号为J41H-25DN200mm.更换的原因是流出饱和塔的半水煤气时常带水以及露点腐蚀而使得这部分管线腐蚀严重。但是,中修结束后约20天,阀A的阀体又出现泄漏,造成全系统停车。更换一只新的同型号阀门后,仅3周后,此阀阀体再次出现泄漏,使系统停车。

  2生产流程变换工段是将来自常压脱硫工段的半水煤气在饱和塔与由1水加热器来的热水进行换热,提高温度,在蒸汽混合器处与过热蒸汽混合温度升至145~150*C,之后经甲、乙交换气与变换器进行换热后升温至350*C进入一段变换炉进行反应,而由变换炉出来的变换气经乙、甲交换器和1水加热器的壳程至热水塔再去2水加热器。煤气副线及阀A和阀B的用途是将不经过甲、乙交换器的较冷的气体直接送至一、二段变换炉从而控制变换反应的温度以防超温()3原因分析分析认为,2只阀门均在较短的时间内出现阀体泄漏,而且泄漏处的裂缝都在阀体朝下的一侧,此现象是由露点腐蚀、电偶腐蚀和应力腐蚀共同作用而造成的,此过程可分成3个阶段。

  第1阶段此次中修后,考虑到变换炉中的触媒已至使用后期,活性下降,故阀A在开车升温期间禁开,系统工况稳定后也关闭,使阀A处因低于露点温度而有冷凝水的汇集出现露点腐蚀。又因半水煤气(表1)使此处的腐蚀既存在Fe的氧化和高温H2S-H2的腐蚀,又增加了H2S-CO2水溶液对Fe的电化学腐蚀。

  1.法兰2阀A 4、6.不锈钢管道5冷凝水(溶有H2S、C2等)电偶腐蚀形成示意图阴极(不锈钢管道)则有起的应力腐蚀,廷)也愈来愈明态或准静态拉下引起的破裂,常常会突然发必须同时满足3材料因素)、特拉伸应力(力-般可分为裂纹13个阶段。裂间长,约占破t的这个工作系1阀体之间己构成了介质和材科的特足组合。由工作应力、残余应力以及阀体因内外温差而引起的热应力合成了应力腐蚀发生所需的拉伸应力,其中因阀体铸造和其几何形状的应力集中而引起的残余应力占主要部分。故SSCC的发生很难避免。

  1.饱和热水塔2热水泵3.1水加热器4.甲交换器5蒸汽混合器6乙交换器7.远红外加热炉8.变换炉9.蒸气过热器阀A为1煤气副线阀阀B为2煤气副线阀表示己经被更换成不锈钢的管道变换工段部分工艺流程图阳极反应为Fe*Fe2+ +2e阳极反应产物为Fe2+S*FeSI因此,阀体朝下的一侧先出现较明显的腐蚀点,而成为裂纹源。

  第2阶段随着冷凝水的进一步汇聚,当不锈钢管道中也有冷凝水时就会在第1阶段的腐蚀上又增加了电偶腐蚀()。这时腐蚀阴极。

  -电|(管道),(两择旗裕液喂、阴极大阳极小的不利局面,故,加剧了阀体的腐蚀速度。

  (硫化物应力腐蚀破裂显。应力腐蚀SCC(StressCorr是指金属材料或结构,在承受I伸应力与腐蚀介质的共同作用它是危害大的腐蚀形式之一,作而引起灾难性后果。其发生i个方面的条件,敏感的金属(定的介质(环境因素)和一定6学因素)应力腐蚀开裂过程-萌生、裂纹扩展和裂纹失稳扩I纹萌生阶段受应力影响很小,日裂总时间的90.在变换工段统中,H2S、CO2-CO水溶液和阀门响,其裂缝源常常是在表面有缺陷或薄弱点处(如已存在的划痕、小孔、缝隙或腐蚀点等处)而溶液中CO2的存在,使得溶液的pH值减小,从而也增大了阀体对SSCC的敏感性。同时电偶腐蚀又进一步明显缩短应力腐蚀的裂纹萌生阶段所需的时间,从而使得SSCC尤其在阶段所率先形成的腐蚀点处显得尤为明显。

  第3阶段在第1、2阶段的各种腐蚀的共同作用下,阀体的局部腐蚀相当严重,当达到一定阶段时,在工作压力的作用下使得工作介质冲破阀体而泄漏。

  分析可知,阀A的泄漏原因主要是由于冷凝水的产生进而导致了露点腐蚀、电偶腐蚀和SSCC的出现,电偶腐蚀又促进了SSCC的发生。此外2煤气副线阀B虽然是碳钢阀门,但此处的介质温度已达350K冷凝水不能生成,从而使阀B能长期安全使用。

  4解决方法考虑到工作现场的实际条件,将阀A由碳钢阀门换成不锈钢的阀门J41W-25P.严格控制工艺指标,尽量提高蒸汽混合器后的温度。由于SSCC受pH值的影响相当大(当pH值为4时大),以及H2S水溶液对碳钢的腐蚀在pH值为6时腐蚀率将会发生剧变,故向系统中加氨,以控制变换工段中循环水的pH值在8左右。采取改进措施后,阀A再未出现泄漏整个变换工段的生产流程运行良好。

  5结语由于化工生产的时变性和复杂性,在选用阀门时不仅要考虑到系统正常时的工艺状态,还要对系统不稳定时的工艺状态如开、停车或工艺指标的变化也要进行及时和详细的考虑。另外,对金属间的电偶腐蚀应给予足够的重视,就是两种材料的理化性能差异不大,也要进行周全的考虑。还应重视多种腐蚀类型同时存在时是否有互相促进的作用,以免造成不必要的经济损失。

  对奥氏体不锈钢制造的阀门零件进行深冷处理时,虽然主要是为了解决变温马氏体转变引起的变形问题,但与此同时,也必然伴随着用奥氏体不锈钢制作低温阀门的零件,并进行深冷处理后,会有效地解决低温下变形的问题。但是,如果材料选用不当,或者材料的热处理不充分及不适当,将会给低温阀门带来致命的缺陷,其零件无论进行怎样的深冷处理,都不会改变其低温变形的特点,从而难以保证低温阀门产品的密封等性能。因此,制作低温阀门的零件时,须使用在低温条件下有良好韧性的材料,并进行适当的深冷处理,才能保证其性能。

  等温马氏体转变。对于那些精度要求很高的止回阀密封件,只要通过增加保冷时间和增加深冷次数及深冷后进行适当的时效处理,也是有效果的。

  6结论〔1〕崔忠坼金属学与热处理〔M〕。北京:机械工业出〔2〕肖纪美。不锈钢金属学〔M〕。北京:机械工业出版〔3〕上海交大。金相分析〔M〕。国防工业出版社,1997.(:2001.

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