V hydrogenačných jednotkách slúžia guľové ventily Orbit umiestnené na výstupe piestových kompresorov ako kritické izolačné zariadenia. Poruchy týchto ventilov majú často za následok predĺženie nákupných cyklov dovážaných náhradných dielov a prehnané náklady, čo priamo ohrozuje dlhodobú-stabilitu jednotky. Pre bežné poruchové stavy, ako je „zaseknutie“ a „zlomenie“ týchto dovážaných ventilov, ponúka domáca renovácia v kombinácii s modernizáciou materiálu vysoko efektívne riešenie. Nasledujúca analýza podrobne popisuje typický prípad zlyhania, načrtáva hlavné príčiny a implementované stratégie opravy.
Pozadie a jav chyby
Predmetom tejto analýzy je guľový ventil Orbit inštalovaný na výstupe piestového kompresora v hydrogenačnej jednotke. Zlyhanie sa vyskytlo počas spúšťacej fázy načítania. Poistný ventil na výstupe druhého-stupňa sa náhle zdvihol, čo si vyžiadalo núdzové vypnutie. Preskúmanie historických trendov tlaku potvrdilo abnormálny tlakový vrchol na výstupe z druhého stupňa. Potvrdené anomálnou indikáciou polohy drieku ventilu pred incidentom sa predbežne zistilo, že ventil sa neotvoril, čo spôsobilo pretlak v systéme.
Pri demontáži a kontrole bolo pozorované značné mechanické poškodenie:
Predstavec s vačkovou dráhou vykazoval trhliny, drvenie hrán a vážne ryhy.
Kontaktná plocha medzi vodiacim kolíkom a stopkou vykazovala zreteľnú deformáciu.
Vnútorný povrch vodiaceho puzdra vykazoval silné vrúbkovanie a odieranie.
Najkritickejšie je, že čap kmeňa sa odstrihol.
Spektrálna analýza a testovanie tvrdosti potvrdili, že materiál poškodených komponentov spĺňal pôvodné špecifikácie SS410, čím sa účinne vylúčili chyby suroviny.
Analýza koreňovej príčiny
Guľový ventil Orbit funguje cezmechanizmus „zdvíhania{0}}a{1}}otáčania, kde interakcia medzi vodiacim kolíkom na kapote a vačkovou dráhou na predstavci otáča guľôčkou. Na základe zistení pri demontáži a prevádzkových podmienok bola porucha pripísaná trom primárnym faktorom: problémom s mechanickou montážou, strednou koróziou a vodíkovým skrehnutím.
Mechanická montáž a opotrebovanie
Skúmanie deformačných značiek na vačkovej dráhe odhalilo, že vodiaci kolík nekĺzal hladko v špirálovej drážke, najmä sa zasekol v zakrivených prechodoch. Toto zaseknutie obmedzilo rotáciu lopty, čo viedlo k opotrebovaniu dráhy a deformácii pri častom bicyklovaní. Okrem toho sa fragmenty zlomeného prídržného čapu uviazli medzi vačkovým driekom a puzdrom, čím sa výrazne zvýšil prevádzkový krútiaci moment. Pri superpozícii týchto mechanických namáhaní sa stonka zlomila v bode najvyššej koncentrácie napätia.
Chloridová iónová korózia
Ventil pracuje pri 13,0 MPa s médiom obsahujúcim uhľovodíky a stopové chloridy. Analýza nečistôt z kalu z výstupu kompresora odhalila obsah chloridových iónov až 3,10 %. Hoci martenzitická nehrdzavejúca oceľ SS410 má určitú odolnosť voči chloridom, vysoké koncentrácie môžu ohroziť pasivačný film, podporovať jamkovú a štrbinovú koróziu. Dlhodobé-vystavenie znížilo efektívnu-prierezovú a štrukturálnu integritu komponentov.
Vodíkové skrehnutie a zlomenina kolíka
V prostredí s vysokým parciálnym tlakom vodíka atómy vodíka difundujú do oceľovej matrice, čo spôsobuje vodíkové krehnutie charakterizované zníženou ťažnosťou a húževnatosťou. Zatiaľ čo materiál čapu drieku vykazuje dobrú odolnosť voči korózii pod napätím, kombinácia vodíkového krehnutia a nadmerného krútiaceho momentu v dôsledku mechanického zaseknutia spôsobila, že kolík je náchylný na krehké zlomeniny, keď krútiaci moment pri manuálnom ovládaní prekročí kritický limit.
Schéma renovácie a modernizácia materiálu
Pri riešení základných príčin sa stratégia renovácie zamerala na „obnovu rozmerov, lokalizované spevnenie a štrukturálnu optimalizáciu“ s osobitným dôrazom na vylepšenia materiálov pre zraniteľné komponenty.
Laserové opláštenie kľúčových komponentov
Na zvýšenie odolnosti proti opotrebeniu a zabránenie deformácii bola použitá technológia laserového plátovania:
Predstavec s vačkovou dráhou: Oblasť špirálovej dráhy bola pokrytá zliatinou Stellite 12 na základni SS410. Stellite 12 ponúka vysokú tvrdosť a vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu, čím účinne zabraňuje deformácii dráhy.
Vodiaci kolík: Kolík bol pokrytý zliatinou Stellite 6 na základni SS410. Stellite 6 poskytuje lepšiu húževnatosť a odolnosť proti tepelným šokom, vďaka čomu je ideálny pre trecie páry.
Súčasne boli prerobené vodiace puzdro a prídržný kolík,{0}}aby sa zabezpečili presné tolerancie lícovania.
Domáca úprava tesniaceho systému
Pôvodné tesnenie kapoty bolo na mieru -vyrobené, ultra{1}}tenké importované komponenty s dlhou dodacou dobou. Po overení pevnostných rezerv bola tesniaca plocha kapoty opracovaná tak, aby vytvorila štandardnú drážku pre grafitové špirálovo-vinuté tesnenie. Táto úprava vyriešila problém s tesnením a dosiahla sebestačnosť náhradných dielov-. Okrem toho bola časť balenia inovovaná na domáce flexibilné grafitové tesnenie, ktoré je ekvivalentom dovážaného štandardu GP-6.
Prevádzkové výsledky a záver
Po renovácii ventil prešiel hydrostatickým a pneumatickým testovaním a bol znovu nainštalovaný. Údaje z terénu naznačujú, že vylepšený guľový ventil Orbit funguje hladko s vynikajúcim tesniacim výkonom. K dnešnému dňu je ventil v stabilnej prevádzke tri roky bez opakujúcich sa porúch.
Tento prípad demonštruje, že v prípade dovážaných guľových ventilov Orbit, ktoré fungujú v podobných drsných podmienkach, ide o domácu renováciu využívajúcu technológie povrchového inžinierstva, ako je napríklad laserové opláštenie, ktoré môže nielen zmierniť problémy spojené s obstarávaním náhradných dielov, ale aj výrazne predĺžiť životnosť v prostrediach s obsahom -chlóru a chlóru{1}}. Toto riešenie má významnú hodnotu pre údržbu ventilov v podobných petrochemických jednotkách.
