化工管道中波紋管補償器的失效形式

文章來源：http://www.dingy176.cn 發(fā)布時間：2020-05-26 瀏覽次數(shù)：50

波紋管補償器也稱為伸縮器或伸縮接頭和波紋膨脹節(jié)。它主要用于補償管道溫度變化引起的熱膨脹和收縮。由于波紋補償器種類繁多，性能優(yōu)良，因此廣泛應用于各個行業(yè)。然而，波紋補償器經(jīng)常因各種原因而損壞或失效。本文主要分析化工管道中的波紋補償器失失效的形式。

1.低溫故障。

當催化裂化裝置在高溫和含有腐蝕性氣體如S02，，H2S的介質(zhì)中長時間運行，或者裝置發(fā)生異常的開啟和停止操作時，裝置中使用的波紋管是預先容易出現(xiàn)故障。分析結(jié)果表明，波紋管的失效與波紋管膨脹節(jié)的設(shè)計，材料選擇，制造，安裝，設(shè)備工藝流程，催化材料性能和運行狀態(tài)密切相關(guān)。波紋管在高溫和中溫下運行。應力腐蝕開裂的發(fā)生是其過早失效的主要原因。

通過對失效波紋管的宏觀分析，通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡進行斷口金相研究，通過X射線衍射（XRD）進行結(jié)構(gòu)分析，通過電子探針進行顯微分析和中等水樣分析，結(jié)果表明大多數(shù)波紋管過早失效是由硫化物引起的波紋管應力腐蝕開裂引起的。在設(shè)備異常停機或設(shè)備反復停機期間形成的多硫酸是波紋管應力腐蝕的主要介質(zhì)。在實驗中，發(fā)現(xiàn)不僅在殘留水樣中檢測到多硫酸根離子，而且通過俄歇掃描探針和光電子能譜儀分析了裂縫表面上腐蝕產(chǎn)物的分布。聚多硫酸鹽是石化生產(chǎn)設(shè)備中經(jīng)常遇到的一種無機酸。其一般分子式為H?SxO6，其中X可為3,4,5。在常溫，缺氧和缺水的干燥條件下，該設(shè)備不會形成聚硫酸。當設(shè)備停放或大修時，溫度降低并與外界大氣接觸，設(shè)備表面為硫化鐵和大氣。氧氣和水會形成多硫酸鹽。

多硫酸鹽的形成主要是由于介質(zhì)中的S、H?S的腐蝕和設(shè)備材料中的Fe在與介質(zhì)接觸的設(shè)備表面上形成腐蝕產(chǎn)物FeS。最終的化學反應式為8FeS + 11O? + 2H?O = 4Fe?O? + 2H?S4O6。連續(xù)多硫酸溶液引起敏化不銹鋼的應力腐蝕開裂，裂縫通常沿晶界延伸。

2.高溫氧化失敗。

在催化裂化裝置中，波紋管的工作介質(zhì)在某些位置是高溫煙道氣+催化劑。煙道氣的成分通常是一種復雜的氣體混合物，通常含有0和S或H 2 S，SO 2，SO 2，即含有兩種氧化劑：0和S.在兩種氧化劑存在下，波紋管由于S和0分壓和濃度的差異，可以分別進行氧化，硫化或硫化氧化。由于S的強烈侵蝕，在含有S的混合氣氛中，由于S在初始階段的擴散和滲透，即使在反應的初始階段僅形成氧化物，大多數(shù)波紋管也會發(fā)生硫化物氧化腐蝕。氧勢，當氧勢恒定時當硫勢降低時，硫化物總是在氧化物內(nèi)部，金屬/氧化物界面或金屬基質(zhì)內(nèi)部形成。

典型的硫化氧化腐蝕產(chǎn)物是松散的，未受保護的多層層狀銹層。在含硫氣氛的蝕刻下，即使Cr 2 O 3也是如此。最初形成氧化膜，由于隨后的S，Ni和Cr的擴散和滲透分別在氧化物和基質(zhì)金屬中形成Ni和Cr硫化物。 ，導致氧化膜松動。對25 Cr-40 Ni合金Cr氧化銹層的系統(tǒng)分析表明，外層為Ni，F(xiàn)e氧化物，中間層為Ni，F(xiàn)e氧化物與大量硫化鎳混合，內(nèi)層為插入硫化鎳。該物質(zhì)的氧化鉻經(jīng)過內(nèi)部硫化形成硫化鉻，從而形成復雜的多孔多相銹層，這使得氧化膜失去其保護性能并經(jīng)歷快速的硫化 - 氧化侵蝕。不僅如此，基體的內(nèi)硫化還具有自催化作用，金屬晶界是缺陷集中的地方，它可以成為0和S向金屬內(nèi)部擴散的通道。由于S的滲透能力更強，晶界首先發(fā)生硫化反應。S與合金中的Cr,Cr的碳化物發(fā)生硫化反應，生成硫化鉻。

　　隨著氧沿著晶界擴散，氧勢升高，于是鉻硫化物不再穩(wěn)定，這時會發(fā)生鉻的硫化物的再氧化，反應所放出的硫又會進一步沿晶界向內(nèi)擴散，再與Cr或Cr的碳化物反應生成鉻的硫化物，依次循環(huán)硫化一氧化，使S沿晶界的侵蝕越來越深，直至合金發(fā)生破裂。