往復式天然氣壓縮機進氣緩沖罐接管開裂原因分析

南 斌 杜立劍 曹曉偉

中國石油長慶油田分公司 技術監(jiān)測中心 （陜西 西安 710021）

往復式天然氣壓縮機進氣緩沖罐接管開裂原因分析

南 斌 杜立劍 曹曉偉

中國石油長慶油田分公司 技術監(jiān)測中心 （陜西 西安 710021）

通過對天然氣壓縮機進氣緩沖罐接管開裂進行定性和定量分析，表明開裂的主要原因為管道氣柱共振、管內激應力、管道機械共振、接管角焊縫和熱影響區(qū)硬度過高所至。

壓縮機緩沖罐 共振 開裂

在2011年的定期檢驗中，在對長慶油田采氣四廠36-6集氣站1#壓縮機組一級進氣緩沖罐接管部位進行表面無損檢測時發(fā)現其環(huán)向分布數條徑向裂紋，最長約150mm，深度為3mm。通過定性定量分析得出接管開裂的原因，并結合實際，指出了一些使用和以后的定期檢驗中應注意的問題，對杜絕此類問題再發(fā)生，保證壓縮機組安全運行有一定的實際意義。

1 檢驗檢測

1.1 宏觀檢查及壁厚測定

對該緩沖罐殼體及接管進行檢查，未發(fā)現任何異常，防腐層良好，無明顯外觀缺陷。對接管進行宏觀檢查，也未發(fā)現異常。超聲波壁厚測定也未發(fā)現異常，無明顯腐蝕減薄，剩余壁厚滿足強度要求。

1.2 表面無損檢測

對接管及其角焊縫進行打磨，使其露出金屬光澤后進行表面無損檢測，發(fā)現沿接管徑向存在若干條裂紋，長度最長約為150mm，且沿周向一周都有分布。開裂起始于下角焊縫熱影響區(qū)，止于上部角焊縫熱影響區(qū) 。

1.3 硬度檢測

對該接管、接管角焊縫熱影響區(qū)及周圍殼體進行硬度檢測，發(fā)現接管熱影響區(qū)部位硬度遠遠高于其他部位，超過設計要求，測定部位及測定值見表1。

表1 硬度測定部位及硬度值

1.4 化學成份分析

對接管取樣進行化學成份分析，結果見表2，符合JB 4726-2000《壓力容器用碳素鋼及低合金鋼鍛件》的要求。

2 裂紋形成原因分析

2.1 管道氣柱共振、管內激應力、管道機械共振的影響

壓縮機的激發(fā)頻率、氣柱的固有頻率、撬上輔助系統(tǒng)的固有頻率三者相近，管道和氣柱均處于共振狀態(tài)，導致管路發(fā)生強烈震動，接管處因疲勞受力過大而產生破壞。

2.1.1 氣柱共振

壓縮機工作時系統(tǒng)內的氣柱受到壓縮機規(guī)律性的激發(fā)，產生受迫震動，形成壓力脈動。氣柱的壓力脈動激發(fā)頻率接近其固有頻率時形成共振，而產生破壞。

表2 接管化學成份分析表

2.1.2 管內激應力

活塞式壓縮機吸排氣為間歇性且排氣量大，氣流的壓力和速度呈周期性變化，氣流脈動大。在壓縮機的變徑及彎頭部位，產生的激應力較大，破壞較強。

2.1.3 機械共振

壓縮機系統(tǒng)內的管道、附件、容器、支架等在受到激發(fā)后會產生機械振動。激應力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相近時，發(fā)生機械共振，從而造成破壞。

2.2接管角焊縫及熱影響區(qū)硬度過高

該緩沖罐為現場施焊安裝，采用局部熱處理工藝。熱處理效果不好，仍有較大的焊接殘余應力存在，導致接管角焊縫及熱影響區(qū)硬度過高，使得該區(qū)域強度增強，彈塑性下降，在較高應力和外力作用下，易形成裂紋等缺陷。

3 處理結果及建議

使用單位和制造廠家協商后，廠家對該容器進行更換，局部熱處理效果良好，硬度測試未發(fā)現異常。后續(xù)工作有：

（1）對其余天然氣壓縮機組同類型容器接管角焊縫進行了專項檢查，未發(fā)現類似問題。

（2）使用過程中應加強對接管部位的監(jiān)測，防止開裂等問題的發(fā)生，有必要時應進行振動測試與分析。

（3）以后的定期檢驗中應以角焊縫根部表面無損檢測為主，必要時應使用其他無損檢測方法。

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[3]JB/T 4730-2005承壓設備無損檢測[S].

[4]王柏輝，吳建.往復式壓縮機的維護與故障分析[J].甘肅科技，24 (22).

[5]張勇.高速大功率往復壓縮機緩沖罐結構設計研究[J].壓縮機技術，2010(4).

Through the qualitative and quantitative analyses of the cracks about the nozzle of inlet buffer tank of reciprocating gas compressor,it is revealed that nozzle cracks are mainly caused by the following factors like the resonance of pipe air column,the intraductal stress,the mechanical resonance of pipeline,the fillet weld of nozzle and too high hardness of heat affected zone.

buffer tank of compressor;resonance;crack

2012-03-18▎

南斌（1983-），助理工程師,主要從事特種設備檢驗工作。