U jedinicama za hidrogenaciju orbit kuglični ventili koji se nalaze na izlazu klipnih kompresora služe kao kritični izolacijski uređaji. Kvarovi na ovim ventilima često rezultiraju produženim ciklusima nabavke uvezenih rezervnih dijelova i previsokim troškovima, direktno ugrožavajući-dugoročnu stabilnost jedinice. Za uobičajene načine kvara kao što su "zaglavljivanje" i "lom" u ovim uvezenim ventilima, domaća obnova u kombinaciji sa nadogradnjom materijala nudi vrlo efikasno rješenje. Sljedeća analiza opisuje tipičan slučaj kvara, navodeći osnovne uzroke i implementirane strategije popravka.
Pozadina kvara i fenomen
Predmet ove analize je orbit kuglični ventil instaliran na izlazu klipnog kompresora u jedinici za hidrogenaciju. Greška se dogodila tokom faze pokretanja učitavanja. Sigurnosni ventil na izlazu drugog -stepena se iznenada podigao, što je zahtijevalo hitno gašenje. Pregled istorijskih trendova pritiska potvrdio je nenormalan skok pritiska na izlazu druge faze. Potkrijepljeno anomalnom indikacijom položaja vretena ventila prije incidenta, preliminarno je utvrđeno da se ventil nije otvorio, što je uzrokovalo nadpritisak u sistemu.
Prilikom rastavljanja i pregleda uočena su značajna mehanička oštećenja:
Stabljika sa šiljkom pokazivala je pukotine, drobljenje rubova i jaka oštećenja.
Kontaktna površina između vodeće osovine i stabljike pokazivala je izrazitu deformaciju.
Unutrašnja površina vodeće čaure pokazala je jako udubljenje i nagrizanje.
Najvažnije je da se klin stabljike otkinuo.
Spektralna analiza i ispitivanje tvrdoće potvrdili su da materijal oštećenih komponenti zadovoljava originalne SS410 specifikacije, efektivno isključujući nedostatke sirovog materijala.
Analiza korijenskog uzroka
Orbit kuglasti ventil radi prekomehanizam "podigni-i-okreni", gdje interakcija između vodeće osovinice na haubi i bregaste staze na vretenu rotira loptu. Na osnovu nalaza rastavljanja i radnih uslova, kvar je pripisan trima primarnim faktorima: problemi sa mehaničkim sastavljanjem, srednja korozija i vodonična krtost.
Mehanička montaža i habanje
Ispitivanje oznaka deformacije na bregastom tragu otkrilo je da vodeći klin nije glatko klizio unutar spiralnog žlijeba, posebno zaglavljivanje na zakrivljenim prijelazima. Ovo zaglavljivanje ograničilo je rotaciju loptice, što je dovelo do habanja i deformacije staze pod čestim biciklizmom. Nadalje, fragmenti slomljenog potpornog klina zaglavili su se između osovine brega i čahure, značajno povećavajući radni moment. Pod superpozicijom ovih mehaničkih naprezanja, stabljika se slomila u točki najveće koncentracije naprezanja.
Korozija hloridnih jona
Ventil radi na 13,0 MPa sa medijumom koji sadrži ugljovodonike i hloride u tragovima. Analiza nečistoća mulja iz izlaza kompresora pokazala je sadržaj hloridnih jona čak 3,10%. Iako SS410 martenzitni nehrđajući čelik ima određenu otpornost na hloride, visoke koncentracije mogu ugroziti pasivacijski film, promovišući koroziju udubljenja i pukotina. Dugotrajno-izlaganje smanjilo je efektivni poprečni presjek-i strukturalni integritet komponenti.
Vodikova krhkost i lom igle
U okruženju s visokim parcijalnim tlakom vodika, atomi vodika difundiraju u čeličnu matricu, uzrokujući vodikovu krtost koju karakterizira smanjena duktilnost i žilavost. Dok materijal osovinice stuba pokazuje dobru otpornost na koroziju pod naprezanjem, kombinacija vodonične krtosti i prekomjernog zakretnog momenta koji je rezultat mehaničkog zaglavljivanja učinila je klin podložnim krhkom lomu kada obrtni moment ručnog rada premaši kritičnu granicu.
Shema obnove i nadogradnja materijala
Baveći se osnovnim uzrocima, strategija obnove fokusirala se na "dimenzionalnu restauraciju, lokalizirano jačanje i optimizaciju strukture", sa posebnim naglaskom na nadogradnji materijala za ranjive komponente.
Lasersko oblaganje ključnih komponenti
Kako bi se povećala otpornost na habanje i spriječile deformacije, korištena je tehnologija laserskog oblaganja:
Stabljika sa Cam Track-om: Područje spiralne staze je obloženo legurom Stellite 12 na bazi SS410. Stellite 12 nudi visoku tvrdoću i superiornu otpornost na habanje, efikasno sprečavajući deformaciju staze.
Vodeći klin: iglica je bila obložena legurom Stellite 6 na bazi SS410. Stellite 6 pruža bolju žilavost i otpornost na termalni udar, što ga čini idealnim za frikcione parove.
Istovremeno, čahura za vođenje i pričvrsni klin su ponovo-obrađeni kako bi se osigurale precizne tolerancije prianjanja.
Domaća modifikacija sistema zaptivanja
Originalna zaptivka haube je bila-izrađena po narudžbi, ultra-uvezena komponenta sa dugim rokom isporuke. Nakon provjere granica čvrstoće, zaptivna površina poklopca je mašinski obrađena kako bi se napravio standardni žljeb za grafitnu spiralnu-brtvu. Ovom modifikacijom je riješen problem zaptivanja i postignuta samodovoljnost-rezervnih dijelova. Dodatno, odjeljak za pakovanje je nadograđen na domaće fleksibilno grafitno pakovanje, ekvivalentno uvezenom standardu GP-6.
Operativni rezultati i zaključak
Nakon rekonstrukcije, ventil je prošao hidrostatičko i pneumatsko ispitivanje i ponovo je instaliran. Podaci sa terena pokazuju da poboljšani Orbit kuglasti ventil radi glatko sa odličnim performansama zaptivanja. Do danas, ventil je bio u stabilnom radu tri godine bez ponovljenih kvarova.
Ovaj slučaj pokazuje da za uvezene kuglične ventile Orbit koji rade u sličnim teškim uvjetima, domaća obnova korištenjem tehnologija površinskog inženjeringa, kao što je lasersko oblaganje koje ne samo da može ublažiti izazove nabavke rezervnih dijelova, već i značajno produžiti vijek trajanja u okruženjima koja sadrže vodonik{0}}bogata hloridima-. Ovo rješenje ima značajnu vrijednost za održavanje ventila u sličnim petrohemijskim jedinicama.
