鄂尔多斯分院:浅析气化炉内表面的“裂痕之源”

2025-03-05 132次

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近日,内蒙古自治区特种设备检验研究院鄂尔多斯分院完成了准格尔旗大路园区煤化工企业气化装置的压力容器检验工作,在气化炉检验过程中,发现四处远传液位计接管内表面裂纹,有的呈现出表面龟裂的网状裂纹,这种形态在近几年鄂尔多斯区域内气化炉发现的问题中具有显著代表性。从2010年左右开始至今,气化炉作为气化装置的核心设备,经历了不少于五个周期的全面检验,从十余年切身检验经历来看,气化炉发现问题的数量呈逐年递减趋势,从首检内表面堆焊层大面积开裂到如今的裂纹罕见,这种良好态势不仅验证了设备的运行稳定,也为鄂尔多斯分院在气化装置检验领域积累了丰富的素材与宝贵的经验。

我分院对气化炉液位计接管裂纹的产生因素做了如下分析:

1、热应力,气化炉在运行过程中,内部处于高温环境,而液位计接管口部位由于与外部连接及结构特点,温度分布不均匀。当设备启动、停止或负荷变化时,温度的快速变化会导致材料热胀冷缩不一致,在接管口下端产生较大的热应力。反复的热应力循环作用,容易使材料产生疲劳,进而引发裂纹。

2、机械应力,液位计接管在安装和使用过程中可能存在装配应力。如果接管与气化炉本体的连接方式不合理,或者在安装时存在强制装配的情况,会在接管口下端产生初始的机械应力。此外,气化炉内的介质流动、压力波动等也会对液位计接管口产生动态的机械应力,与热应力叠加后,加速了裂纹的萌生和扩展。

3、介质腐蚀,气化炉内的介质通常包含合成气(如H2、CO等)、水蒸气以及一些腐蚀性物质(如H2S、Cl等)。这些介质在高温、高压条件下,会对设备材料产生腐蚀作用。液位计接管口下端可能由于介质的冲刷和腐蚀。导致材料的强度下降,在应力作用下更容易产生裂纹。例如,H,S会与金属发生反应,形成硫化物,使金属表面产生点蚀,这些点蚀坑可能成为裂纹的起源点。(堆焊层裂纹的初始形态就是密密麻麻的点蚀坑)

4、材料因素,如果液位计接管口材料的质量不符合要求,或者材料的性能不能满足气化炉的工况条件,也容易产生裂纹。例如,材料的韧性不足,在受到热应力和机械应力时,无法通过塑性变形来缓解应力,从而导致裂纹的产生。另外,材料的冶金缺陷(如夹杂物、气孔等)也可能成为裂纹的萌生位置。

本次发现的裂纹形态,从图片中可以看出,裂纹呈现出不规则的形态,有明显的分支现象。裂纹的走向较为复杂,既有沿接管口圆周方向的,也有向气化炉本体延伸的。这种形态表明裂纹是在多种应力(热应力、机械应力等)和腐蚀因素共同作用下产生的。裂纹的宽度和深度不均匀,部分区域裂纹较宽且深,说明这些区域受到的应力和腐蚀作用更为严重。

对于本次检验发现的裂纹,根据严重程度,采用了打磨消除、补焊等方法进行了处理。在补焊过程中,要求严格控制焊接工艺参数,避免产生新的焊接缺陷。

同时对使用单位提出如下建议:优化气化炉的运行操作,减少温度和压力的波动。制定合理的开停车方案和负荷调整方案,避免设备在运行过程中出现急剧的温度和压力变化。同时,加强对气化炉内介质成分的监测,及时调整工艺参数,控制腐蚀性物质的含量。

最后,使用单位对我院扎实的理论基础、丰富的实践经验以及严谨负责的工作作风,表达了高度的认可与赞扬!