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废热锅炉旁路蝶阀损坏原因分析 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|意甲直播cctv5 / 13-11-04

1、简介
    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,意甲直播cctv5销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2、裂纹原因分析
     蝶阀的材质为Incoloy 800H,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
   Incoloy 800H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
   Incoloy 800H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Incoloy 800H板材加工而成,盲头的入口限流孔直径为+88mm,长度为1000mm,在后端500mm区域内开孔,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500mm,将另一端用三条均布拉筋将其固定到废热锅炉壳体上。
    装置开车运行后,一切正常,上下游各点温度正常,说明设计的盲头限流器及其安装是成功的。
4、小结
  4.1Incoloy 800H钢具有优良的耐应力腐蚀性能和抗晶间腐蚀能力,同时具有较高的高温机械强度;
  4.2在设计上,如果使用温度在650aC左右,应尽量降低该合金的碳尽量、Ti/C比值等,以优化其抗晶间腐蚀倾向;
   4.3在设计上,应尽量优化其受力状态,避免受到额外应力的作用。

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