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横式新型锅炉毁裂原因解析和解决办法

2014/9/2    作者:未知    来源:网络文摘    阅读:673

    情况:负荷26.5km3/h,蝶阀开度为7.5%,废热锅炉出口温度指示表突然从474开始上升,且速度飞快。工艺人员迅速关闭蝶阀并将废热锅炉进口温度降至900以下,但指示表上升速度毫无减缓。此现象表明蝶阀损坏,高温气体走短路。在废热锅炉出口温度上升到622时,系统果断停车。装置停车冷却28h以后,打开人孔检查,发现与旁路中心管焊接的法兰颈管及蝶阀已断落在管箱内,中心管形成一个通道,部分转化气走短路,从而造成废热锅炉出口温度迅速上升。

  中心管开裂原因

  (1)由于天然气处理厂设备运转不正常,多次出现干湿气体波动,致使氨厂装置负荷发生较大变化(最大29.2km3/h,最小19.0km3/h)。为了保证生产系统正常运行,适应工艺负荷的变化,以须对碟阀进行调节。由于中心管内的介质温度高,调节时温度变化大,频繁调节导致蝶阀法兰颈管和中心管突然开裂。

  (2)生产运行状况是在还原性气氛中。根据金属腐蚀机理,碳的渗透和游离碳的析出,使金属机体发生较大的金属腐蚀,产生金属粉化现象。

  (3)旁路管段外表面金属材料的组织结构发生变化,出现较厚的碳化合物质,造成金属有效壁厚减薄,高温下中心管旁路强度降低,失效后断裂。

  (4)蝶阀法兰颈管材料采用lncoloy800H高温合金。由于装置运行中介质温度在580以下,材料没有发挥出最大优越性,特别是在投产初期开停车次数较多,高温设备在冷热交替的反复变化中产生较大的应力循环,造成热疲劳损坏。

  中心管旁路由珠光体材质(13GrMo44)管和奥氏体材质(lncoloy800H)管段焊接而成(断裂处发生在焊接部位)。这种奥氏体(用A表示)钢同珠光体(用P表示)钢的焊接接头在高温下长期工作,不论采用哪一种焊条焊接,接头中都有一个AP结合的问题。

  长期在高温下工作,P钢中的碳会向A钢扩散,与A钢中Gr生成稳定的碳化物,于是在熔合线A钢一侧生成碳化物硬脆层,甚至可能是连续的硬脆层;而P钢中则出现脱碳的纯铁素体层,在熔合线上发生碳的迁移,部分金属基体完全软化,于是在此发生断裂。在高温状态下,超温和温度的剧烈变化,更容易缩短焊接接头的工作寿命。

  修复措施当发现锅炉出口温度突然升高,失去控制时,应果断采取停车措施。在公司没有蝶阀及法兰颈管备件,国外备件不能及时解决,生产又急于恢复开车的情况下,果断采取了以下修复措施:

  ①用国内GH800H替代国外高温合金lncoloy800H材料;

  ②利用流体力学原理,计算确定通道开度,对原结构进行改进,由调节阀瓣式改为截流板式;

  ③设计制作整体焊接结构(阀体与工艺气分布器一体制作)的新型中心通道温度调节系统;

  ④采用承插塞焊、吊架固定的安装工艺。

  中心旁路温度控制阀体结构。中心旁路阀法兰颈管、阀体及工艺气分布器的制作和安装过程如下。

  中心旁路温度控制阀体结构制作

  ①采用高温合金(GH800H)板2层,下料后单端焊接,卷筒成形,用氩弧焊工艺连接;

  ②划线后按尺寸分布打孔;

  ③在中部位置,按尺寸要求割开,焊接截流孔板,孔径按原阀瓣开度的30%计算。

  修复后废热锅炉运行经过近20个月的生产验证,系统负荷在70%100%之间时,废热锅炉设备运行良好,出口温度可控制在460480范围之内,各项工艺指标均可达到设计要求,解决了生产急需,节约了大量资金,实现了安全稳定长周期生产的目标。

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