V hydrogenačních jednotkách tle Orbitální šoupátka lona výstupu pístových kompresorů jsou kritická řídicí zařízení. Poruchy těchto ventilů často vedou k dlouhým cyklům nákupu dovážených náhradních dílů a vysokým nákladům, což má přímý dopad na dlouhodobý-stabilní provoz jednotky. Pro běžné poruchy, jako je „zaseknutí“ a „zlomení“ těchto dovážených ventilů, je často nejúčinnějším řešením domácí renovace spojená s modernizací materiálu. Následující analýza je založena na typickém případu selhání, podrobně popisuje základní příčiny a strategie opravy.
1. Pozadí a jev poruchy
Vezmeme-li jako příklad šoupátko Orbit na výstupu pístového kompresoru v hydrogenační jednotce, k poruše došlo ve fázi načítání-spouštění jednotky. Pojistný ventil na výstupu druhého-stupně se náhle zvedl a vynutil si vypnutí. Kontrola historických trendů tlaku potvrdila abnormální tlakovou špičku na výstupu druhého-stupně. V kombinaci s abnormální indikací indikátoru polohy dříku ventilu před incidentem bylo předběžně zjištěno, že se ventil neotevřel, což způsobilo přetlak v systému.
Při demontáži a kontrole vadného ventilu bylo pozorováno značné mechanické poškození:
Dřík kuličkové dráhy vykazoval praskliny, rozdrcené hrany a silné škrábance.
Kontaktní plocha mezi vodicí hřídelí a dráhou vykazovala deformaci.
Vnitřní povrch vodícího pouzdra vykazoval silné promáčknutí a rýhy.
Nejkritičtější je, že se odřízl čep dříku.
Spektrální analýza a zkoušky tvrdosti potvrdily, že materiál poškozených součástí splňuje původní specifikace SS410, čímž byly vyloučeny vady suroviny.
2. Analýza hlavních příčin
Šoupátko Orbit funguje tak, že zvedne vřeteno pomocí interakce mezi vodicím kolíkem na kapotě a dráhou na dříku, aby se dosáhlo „zdvihového-a{1}}otočení“ koule. Na základě zjištění při demontáži a provozních podmínek byla porucha připsána třem hlavním faktorům: problémům s mechanickou montáží, střední korozi a vodíkové křehkosti.
Mechanická montáž a opotřebení
Zkoumání deformačních značek na dráze vačkového dříku odhalilo, že vodicí kolík neklouže hladce ve spirálové drážce, zejména se zasekl v zakřivených částech. Toto zablokování omezovalo normální rotaci, což vedlo k opotřebení a deformaci dráhy při častém cyklování. Kromě toho se úlomky zlomeného přídržného čepu uchytily mezi vačkovým dříkem a pouzdrem, což výrazně zvýšilo provozní točivý moment. Při superpozici vícenásobných mechanických namáhání došlo ke zlomení dříku v místě nejvyšší koncentrace napětí.
Chloridová iontová koroze
Ventil pracuje při 13,0 MPa s médiem obsahujícím uhlovodíky a stopové chloridy. Analýza nečistot kalu z výstupu kompresoru ukázala obsah chloridových iontů až 3,10 %. Ačkoli martenzitická nerezová ocel SS410 má určitou odolnost vůči chloridům, vysoké koncentrace mohou zničit pasivační film a podporovat důlkovou a štěrbinovou korozi. Dlouhodobá-koroze snížila účinný průřez-a pevnost součástí.
Vodíková křehkost a zlomenina čepu
V prostředí s vysokým parciálním tlakem vodíku atomy vodíku difundují do oceli a hromadí se, což způsobuje vodíkové křehnutí, které se vyznačuje sníženou tažností a houževnatostí. Zatímco materiál čepu dříku (SUH660) má dobrou odolnost proti korozi při namáhání, kombinace vodíkového křehnutí a vysokého krouticího momentu způsobeného mechanickým vzpříčením způsobila, že čep vysoce náchylný ke křehkému lomu, když točivý moment ručního ovládání překročil kritický limit.
3. Schéma renovace a modernizace materiálu
Při řešení základních příčin se strategie renovace zaměřila na „obnovu rozměrů, lokalizované zpevnění a strukturální optimalizaci“ se zvláštním důrazem na vylepšení materiálu pro zranitelné části.
Laserové opláštění klíčových komponentů
Pro zvýšení odolnosti proti opotřebení a zabránění deformacím byla představena technologie laserového plátování.
Představec s kuličkovou dráhou:Oblast spirálové dráhy byla pokryta slitinou Stellite 12 na základně SS410. Stellite 12 nabízí vysokou tvrdost (HRC 45-50) a vynikající odolnost proti opotřebení, účinně odolává deformaci dráhy.
Vodicí kolík:Čep byl pokryt slitinou Stellite 6 na základně SS410. Stellite 6 nabízí lepší houževnatost a odolnost proti tepelným šokům, takže je ideální pro třecí páry.
Současně byly přepracovány vodicí pouzdro a přídržný kolík-, aby bylo zajištěno přesné usazení.
Domácí úprava těsnicího systému
Původní těsnění kapoty bylo na zakázku -vyrobené, ultra{1}}tenké importované díly s dlouhou dodací lhůtou. Po výpočtu mezí pevnosti byla těsnící plocha kapoty opracována tak, aby vytvořila standardní drážku pro kompozitní těsnění s grafitovými vlnami-. Tato úprava vyřešila problém s těsněním a dosáhla soběstačnosti-v náhradních dílech. Kromě toho byla ucpávka nahrazena domácím flexibilním grafitovým těsněním ekvivalentním dováženému GP-6.
4. Provozní výsledky a závěry
Po renovaci ventil prošel tlakovou zkouškou a byl znovu nainstalován. Praxe v terénu ukázala, že vylepšený šoupátkový ventil Orbit fungoval hladce s vynikajícím těsnicím výkonem. K dnešnímu dni je ventil ve stabilním provozu tři roky bez opakujících se poruch.
Tento případ ukazuje, že u dovezených šoupátek Orbit, která čelí podobným provozním podmínkám, domácí renovace a modernizace materiálů pomocí technologií povrchového inženýrství, jako je laserové opláštění, mohou nejen vyřešit problémy s nákupem náhradních dílů, ale také významně prodloužit životnost ventilů v drsných prostředích obsahujících vodík a chlorid-. Toto řešení má vysokou propagační hodnotu pro údržbu ventilů v podobných jednotkách.
