废热锅炉旁路蝶阀损坏原因分析及处理.pdf

2 0 0 1 年 大氮肥 b I 萨S c a l eN i t r o g e n o u sF e r t i l i z e rI n d u s t r y 第2 4 卷第4 期 废热锅炉旁路蝶阀损坏原因分析及处理 高建国汪文娟张鹏洲 河南省中原大化集团公司，河南濮阳。4 5 7 0 0 4 1 简介 河南省中原大化集团公司合成氨装置中二段 炉下游第一废热锅炉系卧式火管锅炉，在安全运 行5 年后，中心管旁路蝶阀阀颈 见图1 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，并介绍采取的 措施。 中心 火 布器 栓 图1 蝶阀与中心管连接结构简图 2 裂纹原因分析 蝶阀的材质为I n c o l o y8 0 0 H ，属铁镍基高温 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，呈无序状 向两侧发展。 2 ．1 晶间腐蚀 I n c o l o y8 0 0 H 钢在5 9 3 ～8 1 6 ℃之间受热将出 现晶间腐蚀倾向，其最敏感的温度在6 5 0 。C 左右， 影响这种倾向的主要因素是合金中的碳含量、T i ／ 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5 8 8 ℃。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6 0 0 ．7 0 0 。C 之间，正好在晶间腐蚀的 最敏感温度区域。 2 ．2 应力腐蚀 I n c o l o y8 0 0 H 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分、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，蝶阀没有设计 支撑，其重量均集中在蝶阀与中心管的焊接部位， 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问的条带征状，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 渗氧后的成分偏聚。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，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催化 剂的安全，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 在管箱内，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 收稿日期2 0 0 1 0 2 2 5 。 作者简介高建国，男，1 9 7 2 年生，1 9 9 2 年7 月5 日于河南省 化工学校毕业，助理工程师。联系电话 0 3 9 3 4 4 1 4 7 3 1 - 6 0 6 4 。 万方数据 第4 期高建国等．废热锅炉旁路蝶阀损坏原因分析及处理 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。 图2 盲头限流器轴侧图 盲头圆板用两层3m m 厚的I n e o l o y8 0 0 H 板材 加工而成，盲头的人口限流孔直径为8 8 r a m ，长度 为1 0 0 0 m m ，在后端5 0 0 r a m 区域内开孔，分布孔数 较原鼠笼的减少一半。安装时，将盲头一端插人 中心管内5 0 0 r a m ，将另一端用3 条拉筋将其固定 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。 由于盲头限流器中心孔在设计时富裕量较 大，给工艺操作增加了一定的难度，所以在一次停 车检修过程中将中心孔直径缩小为6 0 m m ，基本 满足了工艺操作的要求。 上接第2 8 2 页 通过改进解决了调速定位器气缸串风问题。 自1 9 9 9 年实施以来，先后对空气压缩机、原料气 压缩机、合成气压缩机、高压蒸汽轮机、合成气压 缩机、中压蒸汽轮机的调速器定位器进行了改进， 解决了振荡等问题，为化肥厂合成氨装置的安全 生产及大负荷生产奠定了坚实基础，也保证了大 压缩机的长周期稳定运行。 昌华1 0 万吨喷浆复肥装置投产 青岛昌华集团公司1 0 万吨化学喷浆法硫酸钾复合肥项目一次开车成功，正式投入生产。该项目是胶东地区同类装 置中技术最先进、规模最大的。 青岛昌华集团依靠技术进步，加大资金投入，不断扩大复合肥生产规模、开发新品种，并形成系列化生产。推出的系 列产品可满足不同作物种类、不同土壤结构对化肥的需要。目前，企业已形成年生产尿基、硫基等各类复合肥印万吨的 生产规模，成为胶东地区最大的复合肥生产厂家之一，该公司生产“金浪”复合肥被评为山东省名牌产品。 以化学喷浆法生产的硫酸钾复合肥系选用国内外优质原料精心加工而成，可广泛施用于玉米、水稻、小麦、棉花、花 生、果树和蔬菜等多种农作物，既可作基肥，又可用作追肥和种肥，能明显提高作物产量和改善土壤结构。该产品自2 0 0 1 年3 月份投入市场，即得到当地农民的认可，目前已供不应求。 中国化工信息网 浙江高效氨合成催化剂研制成功 浙江工业大学研究员刘化章等研究开发成功Z A - 5 型低温低压氨合成催化剂，技术线路在国内外尚无先例，技术水 平居国际领先地位，日前获得浙江省2 0 0 0 年科技进步一等奖。 该项目已获得美国和中国发明专利权，是我国拥有自主知识产权的原创性高新技术成果。与国内最先进的A 3 1 0 和 英国I C l 7 4 - 1 型催化剂相比，Z A - 5 型低温低压氨合成催化剂具有活性高、活性温度低、极易还原、耐热抗毒性能好、机械强 度高、生产成本低等特点，特别适用于低压合成氨。 这一催化剂，具有显著的节能效果和经济效益。工业应用可以降低还原温度1 5 2 5 ℃，缩短还原时间l ～2 d ，提高 生产能力1 0 ％～2 0 ％，提高氨净值1 至2 个百分点，降低操作压力2 ～3 M P a 和操作温度1 5 ～3 5 ℃。目前已在全国数十家 合成氨厂应用，累计新增产值5 ．7 亿元，新增利税1 ．7 亿元，节煤2 2 ．7 7 万吨。据业内人士推算，若能在全国合成氨厂普 遍推广应用，每年可增产合成氨1 5 0 万吨，新增产值2 0 多亿元，节煤1 0 0 多万吨，相当于新建5 座3 0 万吨大型合成氨厂， 应用前景非常广阔。 本刊 万方数据