{首页主词},&

新技術讓化工設備告別應力腐蝕

2019-06-12 10:08:45 作者：本網整理來源：中國石化新聞網分享至：

"應用這種新技術以來，乙二醇裝置的10多臺不銹鋼設備，10多年來沒有出現新的裂紋！”5月21日，揚子石化烯烴廠設備管理科科長、原乙二醇車間設備副主任倪東原介紹，該公司憑借自主研發的一種新技術，有效避免了不銹鋼設備的應力腐蝕，大幅提升了設備的安全可靠性，延長了設備使用壽命，避免了非計劃停車。

這究竟是一種什么神奇先進的技術呢？原來，這就是前不久榮獲2018年度國家科學技術獎二等獎的先進技術——揚子石化與南京工業大學、常州大學等高校聯合開發的“特種表面沖擊強化抗應力腐蝕與疲勞技術及應用”項目。

外行人很難明白這項先進技術的重大意義，但是對于許多化工企業而言，這項技術有效避免了裝置上不銹鋼設備的應力腐蝕。

應力腐蝕的根源

什么是應力，什么是應力腐蝕，估計很多人都搞不清楚。倪東原舉了一個生活中常見的事例。

夏季吃西瓜，很多人都遇到過這樣的情況。拿刀輕輕的一碰，西瓜就會炸開。西瓜“炸開”的原因是瓜皮中存在較大的“應力”。而對于化工設備來說，當材料被腐蝕再遇上應力時，就有可能發生材料開裂。

該項目的主要參與者之一、揚子石化烯烴廠黨委書記、原烯烴廠設備副總工程師史永紅解釋說，應力腐蝕是指設備材料在腐蝕介質和一定的應力共同作用下，產生的以裂紋為主要破壞形態的腐蝕。發生應力腐蝕需同時滿足三個條件：一是材質因素，其中奧氏體不銹鋼是發生應力腐蝕開裂的高度敏感材料；二是環境因素，一定要有腐蝕介質，包括酸、堿、氯離子等；三是一定要有應力作用，這種應力必須是拉應力，而通常情況下，壓應力不會產生應力腐蝕開裂，設備在制造過程中，都會在焊縫、封頭等處留有殘余的拉應力。三個條件必須同時存在，才能產生應力腐蝕。也就是說，只要去掉其中的任何一個條件，就會消除應力腐蝕。

升級設備材質，費用高昂；由于工藝技術的因素，腐蝕介質很難避免，因此，減低或消除殘余拉應力是防止發生應力腐蝕開裂的常用方法。

此項獲獎的新技術，在防止應力腐蝕開裂方法上另辟蹊徑，通過采用玻璃噴丸技術、超聲波技術、激光技術的物理沖擊，在設備金屬表面產生薄薄的“壓應力金屬層”，這個“壓應力金屬層”本身不會發生應力腐蝕開裂，同時，它又是設備金屬材料內部與腐蝕環境之間的“防腐隔離層”，這樣，即便設備材料內部仍有殘余拉應力，應力腐蝕開裂也不會發生。

聯合開展攻關

在揚子石化乙二醇裝置，環氧乙烷精制單元和乙二醇精制單元的壓力容器材質均為奧氏體不銹鋼，其中包括7效乙二醇蒸發器，兩臺環氧乙烷精制塔，此前，應力腐蝕開裂在這些設備上經常出現。

揚子石化烯烴廠設備管理科科長倪東原說，特別是在乙二醇蒸發器的下封頭環焊縫熱影響區，應力腐蝕開裂集中產生。當裝置停車大修進行壓力容器檢測時，通過著色探傷，在乙二醇蒸發器下封頭環焊縫熱影響區發現密密麻麻的縱向微裂紋。而裂紋是壓力容器不允許存在的嚴重缺陷和安全隱患，必須要消除。而消除這些裂紋卻是一件棘手的難題，有時必須將缺陷部件局部更換或將設備整臺更換。

為此，從2005年開始，揚子石化聯合南京工業大學等高校開展了科研攻關。通過玻璃噴丸等技術的研究和應用，來指導乙二醇不銹鋼蒸發器等不銹鋼設備制作和維修，預防焊接接頭抗應力腐蝕開裂發生，延長設備壽命，保證設備安全運行。

針對上述問題，課題組開發了焊接接頭特種噴丸（玻璃噴丸、超聲波噴丸、激光噴丸）抗應力腐蝕斷裂技術。該技術通過在焊接接頭表面產生納米晶粒及壓應力層，從根本上解決了化工裝置應力腐蝕開裂問題，并具有工藝簡單、高效、環保和低成本的特點。

課題組通過理論、模擬和試驗研究，揭示焊接接頭及其特種噴丸處理和應用中的規律，指導噴丸新工藝的開發及優化，解決化工設備抗應力腐蝕難題。

目前，三種技術都在應用，各有特色。玻璃噴丸技術效率高，操作方便，適合大面積處理，但是裝置現場無法使用，只能在設備制造廠家使用，主要應用于新設備；超聲波噴丸綠色、高效、易操作，壓應力層深，適合于裝置現場處理；激光噴丸是一種非接觸沖擊方法，適合鋯、鈦等特種材料處理。因此，可以根據待處理設備的材料、處理要求選擇合適的噴丸工藝。

新技術成效顯著

目前，揚子石化乙二醇裝置新制造的不銹鋼設備均是采用的噴丸技術，在設備出廠安裝之前，做一次噴丸。乙二醇裝置更換的3臺乙二醇蒸發器等新設備采用的就是噴丸技術。其他裝置現場的老設備，采用的則是超聲波和激光技術。

史永紅詳細介紹了新技術的好處。首先，新技術提高了設備的安全性能，大大延長了設備的使用壽命，特別是有效減少了非計劃停車。

2005年以來，乙二醇裝置多臺更新的不銹鋼設備在制造階段均應用了玻璃噴丸技術，這些設備至今未出現應力腐蝕，未出現開裂情況；2012年對3臺乙二醇蒸發器應用超聲波噴丸技術，這3臺設備至今也未再發生應力腐蝕，未出現裂紋，設備使用壽命延長至今。

同時，新技術還節省了很多費用，包括設備制造費用、檢修費用、維護費用等等。以3臺更換的乙二醇蒸發器為例，相對于升級材質，通過采用噴丸技術，3臺設備僅制造費用就節省336萬元。

記者了解到，目前，這種新技術還在揚子石化的PTA、醋酸等裝置的蒸發器、攪拌軸、換熱器等不銹鋼設備得到了應用，保證了揚子石化化工裝置的安全運行。

記者也從南京工業大學了解到，該科研項目獲得授權發明專利15件，發表論文67篇，其中SCI收錄43篇。成果已經應用于揚子石化、瀘天化、江蘇通宇等多家大型企業的乙二醇、大化肥等關鍵裝備以及離心壓縮機渦輪、輸氣管道等核心設備，極大提高了設備安全性能，實現了設備的長周期安全穩定運行。該項技術具有重大的經濟效益和社會效益，具有很大的推廣價值。

此外，記者也從揚子石化設備處了解到。近年來，揚子公司大力開發和引進“四新”技術，努力提高設備的可靠性。近年來，該公司應用了法蘭零泄漏零熱緊、廢熱鍋爐在線機械修復、油霧潤滑等新技術，有效提高了設備的安全性能，延長了設備的使用壽命，有效預防了事故發生。同時，該公司以副總經理牽頭，組織開展“四新”技術應用情況專題總結分析，也為成熟技術的推廣應用起到了決策引領作用。

注：文章、作品、圖片版權歸作者享有，如有作者來源標記有誤或涉及侵權，請原創作者聯系小編刪除。

免責聲明：本網站所轉載的文字、圖片與視頻資料版權歸原創作者所有，如果涉及侵權，請第一時間聯系本網刪除。