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1、机械与设备 烟气轮机管道膨胀节的失效原因与选材弭忠义洛阳石油化工工程公司 （河南省洛阳市 !“#$%）摘要： 根据催化裂化装置烟气轮机管道波纹管膨胀节破坏失效的现状和工作环境特点， 从金属学理论出发， 探讨了破坏失效的原因， 认为主要是由应力腐蚀开裂所致。有氯离子和硫化物引起的穿晶型应力腐蚀开裂， 也有连多硫酸引起的沿晶型应力腐蚀开裂。催化剂沉积区和腐蚀产物沉积区产生的点蚀和缝隙腐蚀会诱发应力腐蚀开裂的产生。氯离子是引起腐蚀的主要活化剂。膨胀节波纹管部分采用 ?;A =;=B ;C*;=*C第 %$ 卷第 2 期且含有氯离子和硫化物等腐蚀性物质。此外烟气还含有大量的 !“， !“#， $“!和
2、 %! 和$?! 等） ， 即产生敏化现象， 造成晶界贫铬区， 基体 与析出相 （碳化物） 之间的电位差形成微电池， 使贫铬区不能抵抗介质的侵蚀而优先溶解， 于是便产生晶间腐蚀。%,-, 型不锈钢的不稳定的奥氏体组织， 在加 工成型时， 有形变马氏体产生。两相组织和相变应力及残余应力的存在， 在连多硫酸的作用下， 又增大了产生 +! 的趋势。另外， 在交变应力及腐蚀性介质的联合作用下， 还会引起波纹管的腐蚀疲劳破坏， 但与 +!相比， 这是次要因素， 本文不再赘述。#膨胀节波纹管的选材 根据以上对 3! 烟机管道膨胀节的失效分析， 为了延长波纹管的使用寿命， 可以在应力、 介质和材料等三个方面
3、采取措施。围绕这三个方面， 目前国内外出现了多种方法， 例如： 表面处理法 （如喷丸和涂层等） 、 消除应力法 （如振动失效等） 、 热处理法 （如固溶处理和稳定化处理） 。尽管这些方法在一定条件下， 在不同程度上， 可以提高膨胀节的使用寿命， 但没从根本上消除 +! 的产生条件。喷丸处理可提高其表面强度， 提高其耐磨性， 但不能提高其耐蚀性。涂层处理试图提高其耐蚀性， 但目前所采用的涂料如漆酚酞、 聚全氟乙丙烯等的高温性能、 附着力及冲击韧性均达不到使用要求。振动失效能消除部分加工成形和焊接产生的残余应力， 但它无法防止波纹管工作期间所产生的各种应力， 而恰恰是这些应力成为+! 产生的主要来
4、源。固溶处理和稳定化处理只 能在敏化温度以下使 %,-, 型不锈钢获得良好的9-3 4 (,-3$%,-3 4 ,?-3,3-3 4 ,2-3$3-2 4 3-?A%3-62 4 3-BC9!3-2!6-2*%!3-2!6-3*!3-362!3-362D!3-362!3-3,3!E!3-?2F-2(-31(-216-3(21-,B-,236-(6-2,B-,6-26,-6?2-3(3,-6(2-11-389:;-?,-1121-?6B-(,-,(-66-62-?6B(-?66(-?2-2另外， 在膨胀节波纹管合理选材的基础上， 在波纹管与筒体焊接处设置加强环 （如图 6） ， 可改善波纹管与筒
5、体相接处的受力条件， 从而降低该处产生 *! 的应力条件。图 6波纹管与筒体相接处的加强环,结论 （6） 7! 烟机管道膨胀节破坏失效的主要原因是由 *! 所致。有氯离子和硫化物引起的穿晶型 *!， 也有连多硫酸引起的沿晶型 *!。催化剂沉积区和腐蚀产物沉积区产生的点蚀和缝隙腐蚀会诱发 *! 的产生。氯离子是引起波纹管腐蚀破坏的主要活化剂。（(）膨胀节波纹管部分的材料以 7$#( 和 89#:;:965 4,7 ?+9(,- 6,+?5 6CD4,5(+, E+(,8 (, %FF =:6-45 6CD4,769， ;4:565 += 76589:;8(:96 ?696 6CD+967 =9+
6、A 8*6 8*6+9. += A6845G H8 ?45 D+(,867 +:8 8*48 8*6 A4(,;4:56 (5 589655 ;+99+5(+, ;94;(,-， (,;:7(,- 894,5;9.584(,6 589655 ;+99+5(+, ;94;(,- B. ;*+9(76 (9+, 4,7 5:=(76 45?6 45 (,869-94,:49 589655 ;+99+5(+, ;94;(,- B. D+.8*(+,(; 4;(7GI(88(,- ;+99+5(+, 4,7 ;96.5876D+5(8 J+,6 4,7 ;+99+5(+, 76D+5(8 J+,6 ;
7、4, 45+ (,7:;6 589655 ;+99+5(+, ;94;(,-GF*+9(76 (9+, (5 +,6 += 8*6 A4E+9;+99+5(+, 4;8(+. 58665 496 A+58 5:(84B6 8+ B6+?5 6CD4,5(+, E+(,8GK5(,- 8*656 8?+ 586658+ 96D4;6 !“#“ 584(,655 5866 ;4, 7+:B6 8*6 569(=6 += B6+?5 6CD4,5(+, E+(,8G?9A7 ;484.8(; ;94;(,- :,(8， =:6 -45 6CD4,769， D(D6(,6， ;+99:-4867 D(
8、D6， B6+?5 6CD4,5(+, E+(,8， 589655;+99+5(+,， =94;8:96，!584(,655 5866催化裂化专利摘要水平方向注入流化催化裂化原料方法 将流化态颗粒送到提升管的下游，分别经膨胀段和收缩段后， 使之与烃接触L“KM N1/$0!0#OGKPI QQFG将流化颗粒送入立式提升管， 该颗粒穿过收缩段进入下游接触段。在提升管的边壁处相对设置一对桁架弦杆， 在膨胀段被加速的颗粒进入均匀的断面区域， 与含烃原料接触。立式提升管在其上游位置的较低区域， 形成了催化剂的密相床层， 该流化气体穿过密相区的速度是 1GR! S!GT AL5， 颗粒在密相床的密度大于
9、 2 $!RG/ -LA2， 两个桁架弦杆间最大横截面宽度是 1GN!A， 原料在膨胀段的停留时间是 1G1T 5， 流出膨胀段的颗粒速率至少是 !$G$ AL5，提升管在收缩段的断面面积减少， 不超过断面区上游横截面积的 “1U。用于使注入流化催化裂化的原料水平方向进入流化催化裂化颗粒的下流气流中而均匀地扩散。流化态颗粒和原料混合简便， 原料水平方向注入， 减少了提升管外部设备管道的清洗。因为原料沿横截面方向直接进入催化剂下流物流中。原料管道易插入或更换， 喷嘴更易于修改， 以改善注入原料的流体的流动性。从重质渣油生产石油化工原料，如： 丙烯、 丁烯的流化催化裂化工艺LV KM N1$0NR
10、N#OGH&WHO& FPXI QYWG一种重质烃原料， 包括沸点高于 2T1Z的烃的重质渣油。可与 %FF 催化剂接触， 催化裂化生产轻质产品的。一种 %FF 工艺包括：!在提升管底部引入催化剂和原料， 使催化剂在提升管中加速向上；“在提升管中形成的催化剂和烃蒸汽的混合物向上流动通过微管后倾向于在再生壳体中发生烃的裂化反应；#使结焦催化剂在再生器内燃烧的同时催化剂得到再生， 热量传递至微型提升管；$从微型提升管管道来的蒸汽， 通过催化剂分离和汽提器；%待生含焦催化剂被引入再生器。用于渣油 %FF装置反应再生段热量和渣油的整体优化 ， 提供较高的催化裂化温度， 液化石油气丙烯和丁烯产量最大， 汽油有较高的辛烷值。TT第 R 期弭忠义G烟气轮机管道膨胀节的失效原因与选材
