A les unitats d'hidrogenació, les vàlvules de bola Orbit situades a la sortida dels compressors alternatius serveixen com a dispositius d'aïllament crítics. Els errors d'aquestes vàlvules solen provocar cicles d'adquisició prolongats de recanvis importats i costos exorbitants, que posen en perill directament l'estabilitat-a llarg termini de la unitat. Per als modes de fallada habituals com ara "embussos" i "fractura" en aquestes vàlvules importades, la renovació domèstica combinada amb les actualitzacions de material ofereix una solució molt eficaç. L'anàlisi següent detalla un cas de fallada típic, descrivint les causes arrel i les estratègies de reparació implementades.
Fons i fenomen de falla
El tema d'aquesta anàlisi és una vàlvula de bola Orbit instal·lada a la sortida d'un compressor alternatiu en una unitat d'hidrogenació. La fallada es va produir durant la fase de càrrega d'inici. La vàlvula de seguretat a la sortida de la segona-etapa es va aixecar sobtadament, i va necessitar una parada d'emergència. Una revisió de les tendències històriques de pressió va confirmar un pic de pressió anormal a la sortida de la segona etapa. Corroborat per la indicació anòmala de la posició de la tija de la vàlvula abans de l'incident, es va determinar preliminarment que la vàlvula no es va obrir, provocant una sobrepressió del sistema.
En el desmuntatge i la inspecció, es van observar danys mecànics importants:
La tija amb la pista de la lleva presentava esquerdes, aixafament de vores i puntuació severa.
L'àrea de contacte entre el passador de guia i la pista de la tija mostrava una deformació diferent.
La superfície interna del casquet guia mostrava greus sagnies i irritacions.
El més crític és que el passador de la tija s'havia tallat.
L'anàlisi espectral i les proves de duresa van confirmar que el material dels components danyats complia les especificacions originals SS410, descartant efectivament els defectes de la matèria primera.
Anàlisi de causes arrels
La vàlvula de bola Orbit funciona mitjançantun mecanisme d'"elevació-i-gir", on la interacció entre el passador de guia del capó i la pista de la lleva de la tija fa girar la bola. A partir de les troballes del desmuntatge i les condicions de funcionament, la fallada es va atribuir a tres factors principals: problemes de muntatge mecànic, corrosió mitjana i fragilitat per hidrogen.
Muntatge mecànic i desgast
L'examen de les marques de deformació a la pista de la lleva va revelar que el passador de guia no lliscava suaument dins de la ranura helicoïdal, especialment encallant-se a les transicions corbes. Aquest bloqueig va restringir la rotació de la pilota, provocant el desgast i la deformació de la pista amb ciclades freqüents. A més, es van quedar fragments del passador de retenció fracturat entre la tija de la lleva i el casquet, augmentant significativament el parell operatiu. Sota la superposició d'aquests esforços mecànics, la tija es va fracturar al punt de concentració d'estrès més alta.
Corrosió dels ions de clorur
La vàlvula funciona a 13,0 MPa amb un medi que conté hidrocarburs i traces de clorurs. L'anàlisi de les impureses del fang de la sortida del compressor va revelar un contingut d'ions clorur fins al 3,10%. Tot i que l'acer inoxidable martensític SS410 posseeix certa resistència als clorurs, les altes concentracions poden comprometre la pel·lícula de passivació, afavorint la corrosió de picats i esquerdes. L'exposició-a llarg termini va reduir la-secció transversal efectiva i la integritat estructural dels components.
Fragilització de l'hidrogen i fractura del pin
En un entorn amb alta pressió parcial d'hidrogen, els àtoms d'hidrogen es difonen a la matriu d'acer, provocant una fragilitat de l'hidrogen caracteritzada per una ductilitat i duresa reduïdes. Tot i que el material de la tija presenta una bona resistència a la corrosió per estrès, la combinació de la fragilitat de l'hidrogen i el parell excessiu resultant de l'encallament mecànic va fer que el passador sigui susceptible de fractura fràgil un cop el parell d'operació manual va superar el límit crític.
Esquema de rehabilitació i millora del material
Abordant les causes arrel, l'estratègia de renovació es va centrar en la "restauració dimensional, l'enfortiment localitzat i l'optimització estructural", amb un èmfasi específic en les actualitzacions de materials per a components vulnerables.
Revestiment làser per a components clau
Per millorar la resistència al desgast i prevenir la deformació, es va utilitzar la tecnologia de revestiment làser:
Tija amb Cam Track: L'àrea de la pista helicoïdal estava revestida amb aliatge Stellite 12 sobre una base SS410. Stellite 12 ofereix una alta duresa i una resistència al desgast superior, evitant eficaçment la deformació de la pista.
Pin de guia: el pin estava revestit amb aliatge Stellite 6 sobre una base SS410. Stellite 6 proporciona una millor duresa i resistència al xoc tèrmic, el que el fa ideal per a parells de fricció.
Simultàniament, el casquet de guia i el passador de retenció es van tornar a mecanitzar{0}}per garantir toleràncies d'ajustament precises.
Modificació domèstica del sistema de segellat
La junta original del capó era un component importat-fabricat a mida, ultra-, amb un llarg termini de lliurament. Després de verificar els marges de resistència, es va mecanitzar la superfície de segellat del capó per crear una ranura estàndard per a una junta d'espiral de grafit-. Aquesta modificació va resoldre el problema de segellat i va aconseguir l'autosuficiència-de les peces de recanvi. A més, la secció d'embalatge es va actualitzar a l'embalatge de grafit flexible nacional, equivalent a l'estàndard GP-6 importat.
Resultats operatius i conclusions
Després de la renovació, la vàlvula va passar proves hidrostàtiques i pneumàtiques i es va tornar a instal·lar. Les dades de camp indiquen que la vàlvula de bola Orbit millorada funciona sense problemes amb un excel·lent rendiment de segellat. Fins ara, la vàlvula ha estat en funcionament estable durant tres anys sense fallades recurrents.
Aquest cas demostra que per a les vàlvules de bola Orbit importades que funcionen en condicions dures similars, la reforma domèstica utilitza tecnologies d'enginyeria de superfícies, com ara el revestiment làser, que no només pot mitigar els reptes d'adquisició de peces de recanvi, sinó que també allarga significativament la vida útil en entorns rics en hidrogen-i clorur-. Aquesta solució té un valor substancial per al manteniment de vàlvules en unitats petroquímiques similars.
