Page 74 - 理化检验-物理分册2019年第二期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０２０１３

石化重催装置安全阀弹簧断裂原因分析

张 辉,卢忠铭,李茂东,倪进飞,杨 波
( 广州特种承压设备检测研究院,广州 ５１０６６３ )

摘 要: 广州某石化厂重催装置安全阀弹簧发生了多处断裂, 致使整套装置非计划停机.采用
宏观检查、 化学成分分析、 硬度测试、 金相检验、 断口扫描电镜及能谱分析等方法, 对弹簧断裂原因
进行了分析.结果表明: 弹簧表面长时间暴露在湿 H ２ S 环境中, 加之弹簧断裂区显微组织为硬而
脆的马氏体, 弹簧工作过程中受到较高的剪切应力; 三者共同作用, 使弹簧于表面偏析和夹杂物区
域萌生应力腐蚀裂纹, 裂纹不断扩展最终导致弹簧断裂失效.
关键词: 弹簧;断裂;应力腐蚀开裂

中图分类号: TG１１５ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０２Ｇ０１２９Ｇ０４
CauseAnal y sisonFractureofSafet yValveS p rin g ina
PetrochemicalHeav yOilCatal y sisCrackin gUnit

,
,
ZHANGHui , LUZhon g min g LIMaodon g NIJinfei , YANGBo
( Guan g zhouS p ecialPressureE q ui p mentIns p ection & ResearchInstitute , Guan g zhou５１０６６３ , China )
Abstract : Thesafet yvalves p rin gofaheav yoilcatal y siscrackin gunitinaGuan g zhoup etrochemicalp lant
fracturedinseveral p laces , whichcausedtheentireunittobesto pp edun p lanned．Thefracturecausesofthes p rin g
wereanal y zedb ymacrosco p icins p ection , chemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstest , metallo g ra p hicexamination ,
andfracturescannin gelectronmicrosco p eandener gy s p ectrumanal y sis．Theresultsshowthatthes p rin g surfacewas
ex p osedtothewetH ２ Senvironmentforalon gtime , themicrostructureofthes p rin gfracturezonewashardand
brittlemartensite , andthes p rin gwassub j ectedtohi g hshearstressdurin g theworkin gp rocess．Underthe j ointaction
ofabovethreefactors , stresscorrosioncracksori g inatedonthes p rin gsurfaceatthese g re g ationandinclusionarea．
Thecrackscontinuedtoex p andandeventuall y ledtofracturefailureofthes p rin g ．
Ke y words : s p rin g ; fracture ; stresscorrosioncrackin g

广 州 某 石 化 厂 重 催 装 置 使 用 的 安 全 阀 异 常
起跳, 迫使 整 套 装 置 非 计 划 停 机, 经 拆 卸 检 查 发 １ 理化检验
现 安 全 阀 弹 簧 多 处 断 裂. 已 知 安 全 阀 型 号 为 １．１ 宏观检查
A４２YＧ４０ , 公 称 通 径 为 DN１００ mm , 材 料 不 明, 工 宏观检查发现, 安全阀弹簧断裂成 ５ 段, 形成
作介质为气态 烃 ( 干 气), 工 作 压 力 为 １．６６ MPa , ４ 对断口, 如图１ 所示.其中断口 A 位于安全阀远
工作温度为 ３００ ℃ .该重催 装 置 自 １９９０ 年 投 入 离介质端, 另外３ 个断口( B , C , D ) 位于安全阀近介
运行至 今 未 发 生 其 余 异 常 情 况. 为 查 明 该 安 全 质端.从断口 宏 观 形 貌 可 见, ４ 个 断 口 均 表 面 齐
阀弹簧断裂失效的 原 因, 以 便 采 取 措 施 避 免 类 似 整, 未见明显 塑 性 变 形, 其 中: 断 口 A 处 弹 簧 内 弧
失效事故的再次发 生, 笔 者 对 断 裂 件 进 行 了 检 验 面附近有 一 椭 圆 形 区 域 表 面 腐 蚀 比 较 严 重, 断 口
和分析. 棱线指向 该 区 域, 可 以 判 断 该 区 域 为 裂 纹 缓 慢 扩
展区, 见图 ２ ; 断口 B 表面腐蚀严重, 弹簧内弧面附
近区 域 的 腐 蚀 程 度 比 外 弧 面 附 近 的 要 严 重, 见
收稿日期: ２０１７Ｇ１１Ｇ０７
作者简介: 张 辉( １９８６－ ), 男, 工程师, 硕士, 主要从事特种设备 图 ３ ; 断口 C 同样从内弧面附近向外弧面呈放射状
扩展, 见图 ４ .
检验、 理化检验等工作, zh５８３５＠１２６．com
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