碳化塔吹掃蒸汽管閥門材質的選擇

趙麗麗，劉德斌，高 坤

（大化集團大連化工股份有限公司，遼寧 大連 116308）

我廠碳化塔第一圈出口的清洗氨Ⅱ管平時結晶時用蒸汽吹掃，連接處的閥門按設計是選用碳鋼截止閥，但經常出現問題，表現在閥門使用不長時間就會出現內漏現象。

1 現狀分析

截止閥的主要特點是流線型，明桿帶支架，中法蘭螺栓連接，活套連接閥瓣，升降閥桿與手輪、支架與閥蓋一體式。

截止閥的使用只供全開、全關各類管路或設備上的介質運行之用，不允許節流用。碳化塔吹掃蒸汽管上安裝的碳鋼截止閥的閥體及閥蓋的材質為WCB，閥瓣材質WCB，閥桿材質2Cr13，填料為柔性石墨，墊片選擇18－8柔性石墨，螺栓選擇35CrMo。根據該閥門產品說明書，它適用介質為水、油品、蒸汽，吹掃用蒸汽管路的閥門用碳鋼材質的截止閥門是合理的。但是現場使用碳鋼閥門的更換頻率太高，有時不足一個星期就出現內漏現象，給日常生產及檢修帶來很多麻煩。

2 原因分析

單一閥門的損壞可能是質量問題，但經常性的損壞可能有其他的原因：

1）閥門的工作壓力不夠。

2）閥門的工作溫度不夠。

3）介質成分復雜，例如內部帶有雜質，從而吹掃時雜質進入閥門，使密封面磨損，造成內部滲漏。

吹掃管線使用的是來自電廠的0.8MPa蒸汽，所以采用壓力1.6MPa的閥門沒有問題。對應《飽和蒸汽溫度與壓力對照表》可以查得1.0MPa飽和蒸汽的溫度約為179.04℃。而1.6MPa WCB閥門的工作溫度為－29～427℃，溫度也沒有問題。

出現問題的地方應該在于輸送介質。經過檢驗部門的取樣分析，電廠輸送來的蒸汽成分單一，沒有問題。但是和吹掃管線連接的清洗氨II管中的介質比較復雜，具體成分如表1所示。

表1 清洗氨Ⅱ取樣分析表

出現S2－是由于其中加入H2S作為抗氧化劑，而S2－的腐蝕性非常強。

表2 金屬和合金在含硫氣體中的抗腐蝕能力［1］

根據表2金屬和合金在含硫氣體中的抗腐蝕能力中可以看出，低碳鋼的耐硫腐蝕能力很弱。

表3 材料在含硫介質中的抗腐蝕能力（部分）［2］

根據表4閥門材料在腐蝕性介質中的抗腐蝕性可知當碳鋼與之接觸時，腐蝕率極大，并且材料易發生應力腐蝕。

材料在靜應力和腐蝕介質共同作用下發生的脆性開裂現象稱為應力腐蝕開裂，簡稱應力腐蝕，英文縮寫SCC。結構和零件的受力狀態是多種多樣的，如拉伸應力、交變應力、沖擊力、振動力等。不同應力狀態與介質協同作用所造成的環境敏感斷裂形式各不相同。應力腐蝕應是電化學腐蝕和應力機械破壞相互促進裂紋的生成和擴展的過程。敏感的合金、特定介質和一定的靜應力是發生應力腐蝕的三個必要條件。對于一定的材料，其應力腐蝕只發生在特定的介質中。這種材料與敏感介質的組合關系，稱為應力腐蝕體系。控制方法：正確選材，避免構成應力腐蝕體系，減輕應力腐蝕的敏感性；合理設計、改進制造工藝，盡量減小應力集中效應；改善環境介質；消除或減少介質中促進應力腐蝕的有害物質，加入適當的緩蝕劑；電化學保護，外加電流極化，使金屬的電位遠離應力腐蝕敏感區。

3 解決辦法

根據以上情況，考慮使用一些抗硫腐蝕的材料。對比現場使用不同材質閥門的時間，如表4所示。

表4 在我廠情況下閥門使用時間比較

如表3說明所示，316L和哈斯特羅依合金的材質能夠用于閥門的受壓零部件，腐蝕率＜0.8mm／a，材料適合使用，但是316L材質接觸硫時易發生應力腐蝕，所以選擇哈斯特羅依合金作為閥口等受壓零部件的材質，閥體材質選擇316L不銹鋼。

4 效果與效益

在試驗階段，先在環境最嚴峻的位置安裝兩臺這種材質的閥門，使用達到六個月未出現閥體滲漏、內漏等現象。經分析比較，使用時間大于普通白鋼閥門的兩倍，是普通碳鋼閥門的十幾倍，至今沒有出現問題。

5 總 結

在化工生產中，設備材質的選擇至關重要。在化工生產中，存在著一些特殊的介質，例如海水介質、含氨介質、高溫蒸汽介質等等，對于不同的介質在不同的溫度、壓力的下，耐用的情況是不同的。試驗及研究可能使用的材質在真實的情況下的使用情況，可以比較和總結出哪種材質更適合此時的生產情況，可以節省設備維修維護費用。

本次對于新材質的閥門選擇，解決了滲漏等關鍵問題，實現工序、崗位綜合管理最優化，取得節能降耗的顯著的經濟與社會效益。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2009

［2］ 陸培文.閥門設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2007