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高压锅炉给水泵125-JA轴头断裂分析与控制①

更新时间:2009-03-28

某厂烯烃装置裂解区高压锅炉给水泵在正常开车运行时,突然发生水泵轴头断裂(断裂处轴径φ48mm,造成裂解炉汽包给水中断,并引起5台裂解炉联锁动作并停炉,造成了生产波动。为查清造成轴头断裂的原因,并防止以后再发生类似故障,避免不必要的经济损失、消除设备安全隐患,笔者对该断轴进行了取样分析,查找原因,并进一步提出了控制措施。

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1 设备概况

烯烃装置裂解区域高压锅炉给水泵125-J/JA(电泵、透平泵各一台互为备用,系日本荏原公司生产的八级高压离心泵)将来自初分馏流程的132℃二级脱盐水加压,送入锅炉给水预热盘管,再经过盘管预热后进入高压汽包(101-F),利用热虹吸原理,经汽包降液管充入PQE、SQE,循环产生高压饱和蒸汽(10.0~10.4MPa),在高压汽包汽液分离后进入高压蒸汽过热盘管并过热到490~510℃,然后进入高压蒸汽管网并驱动裂解气压缩机透平(101-JT)工作。高压锅炉给水泵125-J/JA的参数如下:

提高护理人员针对危险事件的预估能力,在开展护理操作期间,需要预估各项风险事件,及早开展防护措施,减少危险的出现,从而使医患关系获得改善;医院需要按时开展护理培训工作,使护理人员可以掌握各项护理操作期间会产生的危险事件,保证护理人员具备预测风险以及预知风险的能力,当产生风险事件期间,需要施行有效的解决方案,尽量减少危险事件的出现几率[2] 。

设备型号 80DCS8T

额定流量 60.18m3/h

扬程 1 403m

桩身完整性是检验基础桩是否满足承载要求的重要指标。通常采用低应变反射法进行测试,这种测试方法的依据是:在激振锤敲击基础桩桩顶时,其质点的震动会产生应力波,在应力波从桩顶传至桩底并反弹回时,桩身的阻抗变化会对应力波形成反射,使得反射信号传感器接收到的信号在进行计算机分析时,造成曲线的波形、相位、振幅等因素的改变。工作人员会根据这些变化,分析出桩内是否存在缩径、扩径、离析、夹泥等情况,进而了解基础桩的桩长、质量是否达标,并采取必要的措施进行改进。

转速 5 536r/min

入口温度 132℃

硬度检测部位如图2所示,检测结果见表1(测点1~5用HBSD-3000测量,测点6~9用TH160测量),结果显示断裂部位(测点8)硬度值高于远离断裂部位。

功率 393kW

对该轴断裂部位进行取样(图1),编号分别为样品A、样品B、样品C。对样品A表面附着物进行扫描电子显微镜(图3)和X射线能谱分析(表3),观察发现样品断口表面存在疏松状附着物,能谱分析P含量很高。扫描电子显微镜观察样品A断口形貌(图4),观察发现样品断口呈现韧性断裂特征,组织过度拉长变形,并呈现明显疲劳纹。通过对样品B、C的金相组织进行对比观察(图5),发现其金相组织均为回火索氏体,但样品B组织不均匀且较为粗大。

通过对该轴进行光谱分析(表2)。查阅GB/T 1220-2007,该轴体材料元素含量接近于12Cr13(原1Cr13),但含有1.03%的Ni。对泵125-JA轴截取分析样品后剩余轴身外表面进行除污处理,经渗透检测,未发现可记录的缺陷。

2 宏观检查

125-JA轴头规格为φ48mm,检查发现该泵轴异径发生严重的扭曲变形,扭曲部位表面产生环向皱折,对扭曲部位表面进行清理,发现局部存在断裂现象,断口呈黑褐色,局部存在明显的高温损伤特征(图1)。

  

图1 轴头断裂及取样情况

3 理化分析

3.1 硬度检测

出口压力 12.5~15.5MPa

  

图2 硬度检测部位 表1 硬度检测数据表 HV

 

 

检点123456789硬度值246223257256244259279395282

3.2 材料成分光谱分析及渗透检测

呼伦真的给一家专事古董研究的杂志社投去一篇千余字的《中国古币与中国性文化》的稿子,竟然顺利发表。那是呼伦的名子第一次变成铅字,呼伦手舞足蹈了一整天。一个月以后杂志社主编给呼伦打来电话,说呼老师如果有兴趣的话,能不能再写一篇相同主题的文章,因国内此领域研究还属空白,所以呼伦可以尽情发挥,稿子写到三万字都没有问题。主编的话无疑给呼伦打了一针兴奋剂,夜里躺在床上,眼前飘飘悠悠的都是各个朝代各个国家各个地区各个民族各式各样的肚脐眼儿。

 

表2 光谱分析数据及12Cr13标准值 wt%

  

项目CSiMnPSNiCr标准值0.08~0.15≤1.00≤1.00≤0.04≤0.03≤0.6011.50~13.50实测值0.1460.2400.7050.0290.0071.03011.900

3.3 扫描电镜及X射线能谱分析

润滑油温度 63℃

  

图3 样品A表面附着物扫描电镜照片

 

表3 样品A表面附着物能谱分析结果

  

元素线系重量百分比/%计数率/s原子百分含量%AlKa0.000.000.00SiKa4.7322.807.33PKa25.99126.5836.51CaKa3.3316.383.61CrKa19.9467.4116.69FeKa46.02106.9435.86

  

图4 样品A断口形貌扫描电镜照片

4 断裂原因分析

因该泵购买于多年前,具体的质量证明文件等出厂资料已无法查证。查阅资料发现类似的轴断裂事件,通常是长周期的疲劳运行、缺陷引起的裂纹及材料问题等所引起的,也有少部分是由于润滑不充分、超负荷运行、检维修质量和管理不到位所致。

4.1 润滑系统

该泵所用润滑油为46#汽轮机油,温度报警值75℃,压力报警值0.10~0.15MPa。通过查阅当天的岗位操作记录,得知该泵的各项技术数据参数均在规定范围,并无超温超压现象。故障发生时电机仍在空负荷运转,并未发生由于过载而引发的跳车现象。随后解体该泵体和变速箱,发现止推端和变速齿轮上的半圆轴瓦润滑情况良好,未见损伤痕迹,所以从岗位记录、运行情况及解体维修等情况来看,基本排除了润滑油超温、压力不足、循环不畅造成的影响。

  

图5 样品B、C金相组织

4.2 过载超负荷运行

通过中控室查看相关设备的运行数据,显示该泵的操作压力始终稳定在14.5MPa或者在很小的范围内波动(符合操作要求),流量也基本处于稳定状态,泵运行过程中不存在超负荷工作的现象。维修解体发现该泵内部各转动部件,除首级叶轮口环有轻微磨损外,其他均未发现异常情况,由此可以基本排除泵在运行中由于转动部件磨损而引起超载的可能性,此外该泵还设有过载保护,若发生过载,电机会自动断电停止运行,但是由于发生故障时电机运行正常,因此可以基本确定不存在因“抱轴”而引起的过载现象。

从产量结果可以看出,影响两季直播水稻总产量的关键因素取决于头季稻的产量;各品种之间再生季产量差异要比头季稻明显,证明不同的品种之间再生能力存在较大差异。

由于沿线国家大多是发展中国家,税收制度不完善,存在有的国家缺乏相关税务经验、企业的信息不对称等风险。信息的获得情况不完备,纳税方不能精确地掌握应税国家企业的实际生产与经营活动。总的来说可能存在的风险可归纳为:重复性征税、政策不完备、经验的缺乏、信息不对称、存在反避税空子可钻、企业待遇受到歧视等等。

4.3 检修与保养质量

通过查阅该泵安装检修记录发现,泵、变速箱、电机之间找正数值均在允许范围内,日常维修保养不会轻易改变相关参数。通过查阅岗位操作记录,各振动测量值均稳定在较低的范围内,也从另一个方面反应了该泵的日常维护保养到位。

5 结束语

通过宏观检查、理化分析和断裂原因分析,高压锅炉给水泵125-JA轴头端呈现疲劳断裂失效模式,断裂部位的金相组织呈不均匀的回火索氏体并较为粗大,轴头在扭力作用下产生扭曲变形,继而发生断裂失效。为了避免再次发生此类断轴事故,建议:制造厂对所设计制造的设备进行出厂检查,满足设计和相关标准;严格落实设备巡检制度,做好巡检记录,定期检查润滑油系统的各项指标参数,防止润滑油超温、压力低油路不畅等造成故障;日常巡检注意观察该泵的操作压力和流量数据,防止过载;定期进行维护保养,使各项参数符合设计要求;对于同类型的泵,充分利用装置检维修及泵体维护保养期间,对泵轴进行无损检测,提早发现缺陷,消除隐患。

 
郑军,庞振歌
《化工机械》 2018年第02期
《化工机械》2018年第02期文献

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