鈦調(diào)節(jié)閥腐蝕分析 TA鈦調(diào)節(jié)閥腐蝕分析 TA2鈦調(diào)節(jié)閥腐蝕分析 鈦調(diào)節(jié)閥 鈦調(diào)節(jié)閥腐蝕 之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用,現(xiàn)在介紹由于鈦制設(shè)備具有良好的耐腐蝕性,寶鋼化工分公司煤氣脫硫希羅裝置的反應(yīng)塔、換熱器、調(diào)節(jié)閥和切斷閥等關(guān)鍵設(shè)備都使用了鈦制設(shè)備。在2004年10月之前,這些鈦制設(shè)備運(yùn)行狀況良好。但從2004年10月至2005年8月,鈦制設(shè)備受到了腐蝕,其中減壓調(diào)節(jié)閥LCV-2203的腐蝕損壞為嚴(yán)重,每次損壞都需要停車更換,給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響。 1希羅裝置工藝簡(jiǎn)介 希羅裝置是焦?fàn)t煤氣塔希脫硫法的一部分,在中國僅在寶鋼有1套,在世界上也不多,其作用是將NH4CNS、(NH3)2S2O3等低價(jià)硫的化合物進(jìn)行濕式氧化,使這些成分轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的(NH3)2SO4。工藝流程如圖1所示,從塔克裝置過來含有NH4CNS、(NH3)2S2O3等低價(jià)硫化物的氧化液流至原料槽,在原料槽中加入緩蝕劑硝酸和氨水蒸餾送來的濃氨水配成原料液。用原料泵抽出的原料液(同時(shí)用壓縮機(jī)將高壓空氣壓入原料液中)經(jīng)換熱和加熱進(jìn)入反應(yīng)塔的底部,在反應(yīng)塔內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng): 反應(yīng)塔上部排出的反應(yīng)液經(jīng)冷卻器送到硫銨裝置,反應(yīng)塔頂部排出氣體經(jīng)處理后排放。調(diào)解閥LCV-2203就裝在冷卻器后的管道上。調(diào)節(jié)閥的殼體試驗(yàn)是對(duì)閥體和閥蓋等聯(lián)結(jié)而成的整個(gè)閥門外殼進(jìn)行的壓力試驗(yàn)。其目的是檢驗(yàn)閥體和閥蓋的致密性及包括閥體與閥蓋聯(lián)結(jié)處在內(nèi)的整個(gè)殼體的耐壓能力。每臺(tái)閥門出廠前均應(yīng)進(jìn)行殼體試驗(yàn)。在殼體試驗(yàn)之前,不允許對(duì)閥門涂漆或使用其他防止?jié)B漏的涂層。但允許進(jìn)行無密封作用的化學(xué)防銹處理及給襯里閥門襯里。如果用戶抽查庫存閥門,則不再除掉已有涂層。 在試驗(yàn)過程中,不得對(duì)閥門施加影響試驗(yàn)結(jié)果的外力。試驗(yàn)壓力在保壓和檢測(cè)期間應(yīng)維持不變。用液體作試驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡量排除閥門體腔內(nèi)的氣體。在達(dá)到保壓時(shí)間后,殼體(包括填料函及閥體與閥蓋連接處)不得發(fā)生滲漏或引起結(jié)構(gòu)損傷。 殼體試驗(yàn)的方法和步驟:封閉閥門進(jìn)口和出口,壓緊填料壓蓋,使啟閉件處于部分開啟位置;給體腔充滿試驗(yàn)介質(zhì),并逐漸加壓到試驗(yàn)壓力(止回閥類應(yīng)從進(jìn)口端加壓);達(dá)到規(guī)定時(shí)間后,檢查殼體(包括填料函及閥體與閥蓋聯(lián)接處)是否有滲漏。 殼體試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)介質(zhì)、試驗(yàn)壓力、試驗(yàn)短持續(xù)時(shí)間及允許滲漏率見表 2調(diào)節(jié)閥的損壞情況 圖1 工藝流程圖圖2 腐蝕后閥芯閥座的外觀圖
圖3 腐蝕后閥芯、閥座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 對(duì)于調(diào)節(jié)閥來說,關(guān)鍵的部件是閥芯和閥座。如果這兩個(gè)部件受到損壞,調(diào)節(jié)閥的流量特性和功能就會(huì)受到影響。圖2是1臺(tái)已腐蝕損壞的調(diào)節(jié)閥的外觀圖,圖3是閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。這臺(tái)調(diào)節(jié)閥擁有4級(jí)串聯(lián)的減壓構(gòu)件,流體介質(zhì)從閥座中部的孔流入,經(jīng)過4級(jí)節(jié)流減壓后,從閥座B處的導(dǎo)向環(huán)上的孔流出。閥芯的材質(zhì)是TA2,閥座的材質(zhì)是Ti-0.2Pd。 調(diào)節(jié)閥的閥芯和閥座受到腐蝕損壞后,在生產(chǎn)過程中的表現(xiàn)是在工藝操作參數(shù)不變的情況下,調(diào)節(jié)閥的工作開度下降較快。當(dāng)調(diào)節(jié)閥的工作開度小于20%時(shí),閥的調(diào)節(jié)能力不能滿足生產(chǎn)要求,需要更換調(diào)節(jié)閥。 對(duì)損壞的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行解體檢查,閥芯閥座損壞情況見表1。 表1 調(diào)節(jié)閥腐蝕損壞情況 2004年10月至2005年8月是調(diào)節(jié)閥腐蝕損壞嚴(yán)重的階段,此后對(duì)調(diào)節(jié)閥的制作進(jìn)行了一些改進(jìn),生產(chǎn)工藝也作了一些調(diào)整,調(diào)節(jié)閥腐蝕的速率有所緩解。 3腐蝕原因分析 3.1 閥芯的斷裂原因分析 在進(jìn)口的兩臺(tái)調(diào)節(jié)閥中,閥芯出現(xiàn)了斷裂。在調(diào)節(jié)閥解體檢查中,發(fā)現(xiàn)閥座和導(dǎo)向圈上都有螺紋,說明這兩個(gè)部件是通過螺紋來連接的。螺紋很細(xì),牙高很低,螺紋面較均勻,可推斷該螺紋是受到了腐蝕而變小變平的,當(dāng)螺紋小到一定的程度后,使導(dǎo)向圈與閥座連接產(chǎn)生了松動(dòng),同時(shí)由于導(dǎo)向圈又受到流體的向下沖擊,使導(dǎo)向圈從閥座脫落。導(dǎo)向圈與閥座脫落后,閥芯下部就失去了“導(dǎo)向”,從該閥的閥芯和閥座的結(jié)構(gòu)看,介質(zhì)在閥內(nèi)部的流動(dòng)是激烈的湍流,這將對(duì)閥芯產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊,使閥芯左右搖擺,因此出現(xiàn)了斷裂,見圖4。 圖4 閥芯的斷裂機(jī)理圖 3.2 掃描電鏡的微觀分析 對(duì)表1中的第5臺(tái)調(diào)節(jié)閥的閥芯和閥座進(jìn)行掃描電鏡的微觀分析。 圖5 閥芯*環(huán) 圖6 閥座*環(huán)的腐蝕形貌圖 上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥閥芯*環(huán)表面即圖5中的“C”區(qū)域邊緣的形貌如圖6所示,圖左側(cè)為凹槽“C”區(qū),可見有孔洞狀的凹坑,棱角較清晰;圖右側(cè)為柱面區(qū),相對(duì)起伏較小,可見沙灘面的弧形波紋。顯示了兩種腐蝕形貌。凹槽“C”區(qū)高倍下可見隧道樣孔洞平行分布,深淺不一,表面呈片狀,與解理腐蝕面相關(guān),部分孔洞中發(fā)現(xiàn)有團(tuán)狀?yuàn)A雜物。柱狀面在高倍下可見漩渦狀花樣,且以階梯層狀為基底,表明腐蝕以晶體理解面均勻發(fā)展,而且顯示出腐蝕液在該表面的湍流沖刷過程。對(duì)閥芯的尾桿表面進(jìn)行微觀觀察可見表面起伏較小,呈較均勻的弧形微坑。高倍下,可見鱗狀花樣以及一些平行的直線狀小臺(tái)階,顯示出一定流速下全面腐蝕形貌。 圖7 閥座*環(huán)的腐蝕形貌圖 閥座*環(huán)表面起伏大,蝕坑及腐蝕條紋十分清晰,呈現(xiàn)與沖刷相關(guān)的形貌,如圖7所示。高倍下,孔洞呈現(xiàn)坑道形態(tài),表面腐蝕花紋劃出基體組織的晶體位向及腐蝕流向。閥座內(nèi)圈表面起伏較小,溝槽線條明晰,具有一定的方向性,與腐蝕性流體相關(guān)。高倍下可見層片狀腐蝕覆蓋物,覆蓋物可見溝槽(表明晶界優(yōu)先腐蝕)以及腐蝕小坑。 導(dǎo)向圈表面有層狀起伏,平行的細(xì)條紋清晰,呈現(xiàn)與沖涮及晶體相關(guān)的形貌。高倍下這些孔沿溝槽方向排列,表現(xiàn)出受腐蝕的形態(tài)。 由以上微觀和宏觀分析所見的形貌可推斷,閥芯外表和閥座的內(nèi)腔表面均發(fā)生了腐蝕,為全面腐蝕及沖涮腐蝕。在閥內(nèi)圈入口*環(huán)卡處,由于壓力大、流速高,使該處兩表面氧化膜溶解,加速腐蝕速率,并發(fā)生孔蝕。 3.3 X射線能譜分析 對(duì)閥芯和閥座的基材進(jìn)行X射線能譜分析,閥芯的成分:Ti(99.88%)、Fe(0.02%);閥座的成分:Ti(99.63%)、Fe(0.23%)、Pd(0.15%)。 對(duì)閥芯*環(huán)表面孔洞內(nèi)夾雜物進(jìn)行X射線能譜分析,可見成分S(約50%)、Mo(約45.7%)及Ti(約4.2%)的峰線,表明為Mo的硫化物。 閥座*環(huán)表面對(duì)腐蝕面進(jìn)行X射線能譜分析,可見Ti、F(約3.63%)、S(約0.12%)、Cl(約0.10%)、Fe(約1.03%);導(dǎo)向圈的腐蝕面除Ti外,還含有C(約16.9%)、F(約3.63%)等。 從以上分析看出,閥芯閥座基材的主要元素符合相關(guān)技術(shù)要求。在腐蝕面上發(fā)現(xiàn)了F元素,由于鈦性氟化物在溶液中不耐腐蝕,可推斷調(diào)節(jié)閥LCV-2203腐蝕主要是由于氟離子的作用。 4 措施 1)通過改進(jìn)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)即閥座和導(dǎo)向環(huán)由螺紋連接改為焊接連接,可防止因腐蝕使閥座和導(dǎo)向環(huán)脫落,從而出現(xiàn)閥桿斷裂的現(xiàn)象。表1的第3、4、5臺(tái)的調(diào)節(jié)閥都采用此結(jié)構(gòu),沒有出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥閥芯斷裂的現(xiàn)象。 2)對(duì)閥座和閥芯進(jìn)行表面處理,加強(qiáng)其硬度,使其維氏硬度從200提高到1200多,在一定程度上提高了耐沖刷的能力。表1第5臺(tái)調(diào)節(jié)閥采用了該技術(shù),從使用時(shí)間看,一定程度上延長(zhǎng)了壽命。 3)工藝上對(duì)可能含有鈦腐蝕的介質(zhì)進(jìn)行刪除,力求從根本上解決問題。 5 結(jié)束語 導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥LCV-2203損壞的原因是受含氟離子溶液的腐蝕和流體的沖刷。通過改進(jìn)閥門的結(jié)構(gòu)和對(duì)閥座和閥芯進(jìn)行表面處理可以一定程度延長(zhǎng)調(diào)節(jié)閥的壽命,但無法從根本上解決問題。本文也只能做為查考。與本產(chǎn)品相關(guān)論文:200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求
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