化工管道中波紋管補償器的失效形式

文章來(lái)源：http://www.csqw007.com 發(fā)布時(shí)間：2020-05-26 瀏覽次數：49

波紋管補償器也稱(chēng)為伸縮器或伸縮接頭和波紋膨脹節。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(lèi)繁多，性能優(yōu)良，因此廣泛應用于各個(gè)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(cháng)時(shí)間運行，或者裝置發(fā)生異常的開(kāi)啟和停止操作時(shí)，裝置中使用的波紋管是預先容易出現故障。分析結果表明，波紋管的失效與波紋管膨脹節的設計，材料選擇，制造，安裝，設備工藝流程，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(kāi)裂的發(fā)生是其過(guò)早失效的主要原因。

通過(guò)對失效波紋管的宏觀(guān)分析，通過(guò)掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡進(jìn)行斷口金相研究，通過(guò)X射線(xiàn)衍射（XRD）進(jìn)行結構分析，通過(guò)電子探針進(jìn)行顯微分析和中等水樣分析，結果表明大多數波紋管過(guò)早失效是由硫化物引起的波紋管應力腐蝕開(kāi)裂引起的。在設備異常停機或設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(shí)驗中，發(fā)現不僅在殘留水樣中檢測到多硫酸根離子，而且通過(guò)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)設備中經(jīng)常遇到的一種無(wú)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，該設備不會(huì )形成聚硫酸。當設備停放或大修時(shí)，溫度降低并與外界大氣接觸，設備表面為硫化鐵和大氣。氧氣和水會(huì )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的腐蝕和設備材料中的Fe在與介質(zhì)接觸的設備表面上形成腐蝕產(chǎn)物FeS。最終的化學(xué)反應式為8FeS + 11O? + 2H?O = 4Fe?O? + 2H?S4O6。連續多硫酸溶液引起敏化不銹鋼的應力腐蝕開(kāi)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(jìn)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，大多數波紋管也會(huì )發(fā)生硫化物氧化腐蝕。氧勢，當氧勢恒定時(shí)當硫勢降低時(shí)，硫化物總是在氧化物內部，金屬/氧化物界面或金屬基質(zhì)內部形成。

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(dòng)。對25 Cr-40 Ni合金Cr氧化銹層的系統分析表明，外層為Ni，Fe氧化物，中間層為Ni，Fe氧化物與大量硫化鎳混合，內層為插入硫化鎳。該物質(zhì)的氧化鉻經(jīng)過(guò)內部硫化形成硫化鉻，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(zhù)氧沿著(zhù)晶界擴散，氧勢升高，于是鉻硫化物不再穩定，這時(shí)會(huì )發(fā)生鉻的硫化物的再氧化，反應所放出的硫又會(huì )進(jìn)一步沿晶界向內擴散，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(lái)越深，直至合金發(fā)生破裂。