化工管道中波紋管補償器的失效形式

文章來源：http://www.vx-zih.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。分析結果表明，波紋管的失效與波紋管膨脹節(jié)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。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）進行結構分析，通過電子探針進行顯微分析和中等水樣分析，結果表明大多數(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。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物的分布。聚多硫酸鹽是石化生產設備中經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，該設備不會形成聚硫酸。當設備停放或大修時，溫度降低并與外界大氣接觸，設備表面為硫化鐵和大氣。氧氣和水會形成多硫酸鹽。

多硫酸鹽的形成主要是由于介質中的S、H?S的腐蝕和設備材料中的Fe在與介質接觸的設備表面上形成腐蝕產物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部，金屬/氧化物界面或金屬基質內部形成。

典型的硫化氧化腐蝕產物是松散的，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，內層為插入硫化鎳。該物質的氧化鉻經過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。