废热锅炉旁 路蝶阀损坏原因分析

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1、万方数据1．简介废热锅炉旁路蝶阀损坏原因分析朱小四韩国英万靖霞某大型氨厂，二段炉下游第一废热锅炉系卧式火管锅炉，日本日立公司生产，型式为简单列管形式，其中含有多项专利技术，包括中心管旁路蝶阀的设计，图1是蝶阀与中心管连接结构简图。该形式的锅炉在我国大型氨厂首次应用，设备在安全运行5年后，中心管旁路蝶阀阀颈焊缝区域，开始出现裂纹，最后发展到从裂纹处断裂，导致蝶阀整体脱落，造成设备损坏和全厂事故停车。本文对裂纹的产生原因进行分析，并介绍改进措施。耐图1蝶阀与中心管连接简图2．裂纹原因分析毡蝶阀的材质为Incol

2、ov800H，属铁一镍基高温合金，设置在废热锅炉的出口管箱中，用于调节出废热锅炉的工艺气温度。裂纹的产生部位在蝶阀的高颈法兰与中心管之间的焊缝区域，呈无序网状向两侧发展，位置如图1所示。从以下几个方面对致裂原因作一探讨。2．1晶间腐蚀koloy800H钢在593—816℃之间受热将出现晶间腐蚀倾向，其最敏感的温度在650℃左右，影响这种倾向的主要因素，是合金中的碳含量、Ti／C比值、固溶处理的温度和晶粒尺寸等，其实质是晶界上出现贫铬、富镍区。废热锅炉出口管箱的工艺气温度是588℃。正常生产中蝶阀保持一定的开

3、度，未经换热的工艺气从此经过，因此蝶阀的环境温度在600。700℃之间，正好落在晶间腐蚀的最敏感温度区域。2．2应力腐蚀—色型捌硷趱■豳koloy800H钢种具有良好的抗应力腐蚀性能，但其性能的优劣要受合金成份、热处理条件、冷变形和受力条件等的影响。旁路蝶阀系现场安装，没有进行热处理，残存的应力无法消除，蝶阀本身处于换热前后温差较大的两种气流之间，存在较大的温度梯度和热应力，再者，蝶阀没有连接支撑，其重量均集中在蝶阀与中心管的焊接部位。亦即裂纹部位，使其受到额外应力的作用，综合这些因素来考虑，蝶阀与中心管焊

4、接部位，存在较大的应力腐蚀倾向。2．3金相组织观察对断裂处试样进行金相组织观察，发现在其组织晶界中有黑白相间的条带征状，而且裂纹也起源于这些条带上，经能谱分析发现，这种条带特征实际上是晶界上出现了贫铬、富镍，并伴有部分渗氧后的成份偏聚。这种缺陷再伴以因自重而产生的额外应力和振动，这些条带的前沿在尖端应力场的作用下，形成微小裂纹，并逐步扩展，最终形成贯穿性裂纹。3．故障及处理情况在装置正常生产的情况下，废热锅炉出口管箱测温点出现温度飞升，当班操作人员准确判断是该蝶阀故障，而非误报，为保证设备和下游高变触媒的安

5、全，果断停车，拆开此处人孔后看到，中心旁路蝶阀从高颈法兰焊缝处断裂，蝶阀及鼠笼落在管箱区，导致生产中大量高温转化气直接吹向此处测温点。在缺乏备件的情况下，为了尽快恢复生产，根据此处上下游的热量分配关系，结合实际运行情况，经过精心计算，设计、制作了一套盲头限流器，以代替原蝶阀，图2是其轴侧图，盲头圆板用两层3mm厚的111coloy800H板材加工而成，盲头的入口限流孔直径为夺88n吼，长度为1000mm，在后端500姗区域内开孑L，分布孔数较原鼠笼的减少一半。安装时，将盲头一端插入中心管内5‰，将另一端用三

6、条均布拉筋将其固定(下转第59页)秒T沿落皇畴摩蚰，’m1‰1嘲万方数据400CPSStoreddaLanumber：4以．儿、Ar钡。肥LJk肚怂小卜卅～～～(1)290713FeO(OH)52．6[6．1](3)t30534FetO，7．6[5．5】(2)80098FeO(OH)30．8[4．1](4)220633FeSo‘·7H：09．0【6．4]图3眇CIlPn＆钢腐蚀产物】卜衍射分析能谱图力，能形成致密的氧化物覆盖在样品表面，而且稀土元素还能改善钢冶炼时的流动性，减少了非金属夹杂物，可以得到致密纯

7、净的晶体结构，表面形成锈层的致密性也就比碳钢好，从而提高其耐蚀性。材料中加入Cu，在有P情况下耐大气腐蚀的效果更明显，因为Cu能使锈层更坚固、致密，这一点耐候钢的表面腐蚀形态已有所反映。Cr、Ni、Ti都是具有钝化倾向的金属元素，它们的加入都提高了材料耐大气和海水腐蚀的能力。从图2材料的腐蚀率随试验高度变化曲线(2年)中可以看到，09CuPCrNi钢的腐蚀率低于09Cu阿Re钢近16％就是一个证明。4结论OO蚀的影响较大，对耐候钢腐蚀的影响较小；9米以上，随着试验高度的增加，对4种材料腐蚀的影响逐渐减小，9

8、米高处是材料腐蚀速率变化的转折点。试验高度对普碳钢腐蚀的影响要大于耐候钢，在工业大气环境下耐候钢的耐腐蚀能力强于普碳钢。参考文献l础＆t《he讪t∞theH脚imann唧h耐ccoITDsi∞of8leelbys．s．‰趴tandA．B．附，co册sioIlPre删onandCon埘，1991，38．(3)2李牧铮等．腐蚀科学与防护技术．1992，4(3)：174Z李金桂等．腐蚀和腐蚀控制手册．国防工业出版社，1