Page 79 - 理化检验-物理分册2024年第八期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230228

加氢裂化新氢压缩机一级活塞杆断裂原因

1,2
连玮琦 ，吕运容 ，何照荣 ，段志宏 1
2
1
(1.广东石油化工学院 广东省石化装备故障诊断重点实验室，茂名 525000；2.广东石油化工学院 机电工程学院，茂名 525000)
摘 要：某石化企业加氢裂化新氢压缩机一级活塞杆发生断裂事故。采用宏观观察、化学成分分
析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对活塞杆断裂原因进行分析。结果表明：
活塞杆断裂性质属于疲劳断裂，断裂的主要原因是一级气缸或中体已发生下沉，造成气缸与中体同
轴度偏离；次要原因是该活塞杆材料的强度和冲击性能偏低，硬度偏高，缩短了活塞杆的疲劳寿命。
关键词： 活塞杆；材料劣化；同轴度偏离；力学性能；疲劳断裂
中图分类号：TG115.2；TB31 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)08-0063-05
Causes of fracture of first-stage piston rod of hydrocracking new
hydrogen compressor

LIAN Weiqi , LYU Yunrong , HE Zhaorong , DUAN Zhihong 1
1
1,2
2
(1.Guangdong Provincial Key Laboratory of Petrochemical Equipment Fault Diagnosis, Guangdong University of Petrochemical
Technology, Maoming 525000, China;
2.College of Mechanical and Electrical Engineering, Guangdong University of Petrochemical Technology,
Maoming 525000, China)

Abstract: A fracture accident occurred in the first-stage piston rod of a hydrocracking new hydrogen compressor
in a petrochemical enterprise. The fracture causes of piston rod were analyzed by means of macroscopic observation,
chemical composition analysis, mechanical property test, metallographic examination, scanning electron microscope and
energy spectrum analysis. The results show that the fracture property of the piston rod belonged to fatigue fracture. The
main reason for the fracture was that the primary cylinder or the middle body had sunk, resulting in the coaxial deviation
between the cylinder and the middle body. The secondary reason was that the strength and impact properties of the piston
rod material were low, and the hardness was high, which shortened the fatigue life of the piston rod.
Keywords: piston rod; material deterioration; coaxiality deviation; mechanical property; fatigue fracture

作为一种将氢气增压送入石油炼化反应系统的 置，其可靠性和安全性是设备平稳运行的关键 [3-5] 。
通用型流体机械装置，新氢压缩机在石化工业领域 压缩机的主要故障模式包括柱塞/活塞杆断裂、 曲轴
应用广泛 [1-2] 。新氢压缩机在炼化装置服役过程中具 断裂、气缸开裂/磨损、 十字头失效/轴瓦磨损、填料
有进出口压差较大、流量较小的特点，且一般以往复 密封失效、螺栓断裂/松动、气阀失效等。压缩机出
式压缩机为主。随着石油产业的快速发展，新氢压 现故障会使整套设备停机，给企业带来经济损失，重
缩机的需求量迅速增大。大型新氢往复式压缩机组 则造成生产安全事故 [6-12] 。其中，活塞杆断裂占压缩
是石化企业气体增压并输送工艺介质的石化过程装 机失效故障模式的比例高达18% 。活塞杆疲劳断
[13]
裂位置一般都是螺纹连接部位，也就是说断裂的原
收稿日期：2023-08-09 因是活塞杆产生裂纹后，裂纹疲劳扩展导致活塞杆
基金项目：广东省石化装备故障诊断重点实验室开放基金 断裂。因此，活塞杆的失效原因主要为疲劳裂纹以
（91720212） ；广东石油化工学院人才引进项目（2022RCYJ2005）；广东
及疲劳裂纹的扩展。活塞杆失效的原因有很多，包
石油化工学院博士启动项目（2020BS005） ；茂名市科技项目（2023019）
括高周循环应力断裂、热处理工艺不当导致疲劳裂
作者简介：连玮琦（1992-） ，男，博士, 副教授，主要研究方向为
纹以及设计不合理造成应力集中。
石化静设备失效分析与寿命评价，lianwq@gdupt.edu.cn
通信作者：段志宏，13727781119@163.com 某石化企业加氢裂化装置新氢压缩机一级活塞
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