水素化ユニットでは、往復コンプレッサーの出口にあるオービット ボール バルブが重要な隔離装置として機能します。これらのバルブに障害が発生すると、輸入スペアパーツの調達サイクルが長期化し、法外なコストが発生することが多く、ユニットの長期的な安定性が直接的に危険にさらされます。-これらの輸入バルブの「詰まり」や「破損」などの一般的な故障モードについては、国内での改修と材料のアップグレードを組み合わせることで、非常に効果的な解決策が得られます。次の分析では、典型的な障害ケースを詳しく説明し、根本原因と実装された修復戦略の概要を示します。
障害の背景と現象
この分析の対象は、水素化ユニットの往復コンプレッサーの出口に取り付けられたオービット ボール バルブです。障害は起動時のロード段階で発生しました。 2 段目出口の安全弁が突然上昇し、緊急停止が必要になりました。-過去の圧力傾向を調査したところ、第 2 ステージ出口での異常な圧力スパイクが確認されました。事故前のバルブステム位置の異常な兆候によって裏付けられ、バルブが開かずシステムの過圧が発生したことが事前に判断されていました。
分解して検査したところ、重大な機械的損傷が観察されました。
カムトラックを備えたステムには亀裂、エッジのつぶれ、ひどい傷が見られました。
ガイドピンとステムトラック間の接触領域には明らかな変形が見られました。
ガイドブッシュの内面にはひどい凹みとかじりがありました。
最も重大な点は、ステムピンが切断されていることです。
スペクトル分析と硬度試験により、損傷したコンポーネントの材質が元の SS410 仕様を満たしていることが確認され、原材料の欠陥が効果的に排除されました。
根本原因の分析
Orbit ボールバルブは以下を介して動作します。「リフト-＆-」機構。ボンネットのガイド ピンとステムのカム トラックの間の相互作用によってボールが回転します。分解の結果と動作条件に基づいて、故障の原因は機械的な組み立ての問題、中程度の腐食、水素脆化という 3 つの主な要因であると考えられました。
機械の組み立てと摩耗
カム トラックの変形跡を検査したところ、ガイド ピンが螺旋溝内でスムーズにスライドせず、特に曲線の移行部で引っかかっていることが判明しました。この詰まりによりボールの回転が制限され、頻繁なサイクリングでトラックの摩耗や変形が発生しました。さらに、折れたリテーニングピンの破片がカムステムとブッシュの間に挟まり、作動トルクが大幅に増加しました。これらの機械的応力が重なり合うと、応力集中が最も高くなる箇所でステムが破壊されました。
塩化物イオン腐食
このバルブは、炭化水素と微量塩化物を含む媒体では 13.0 MPa で動作します。コンプレッサー出口からのスラッジ不純物を分析したところ、塩化物イオン含有量が 3.10% もの高いことが判明しました。 SS410 マルテンサイト系ステンレス鋼は塩化物に対してある程度の耐性を備えていますが、高濃度では不動態皮膜が損なわれ、孔食や隙間腐食が促進される可能性があります。長期間の曝露により、コンポーネントの有効断面積と構造的完全性が減少しました。-
水素脆化とピン折損
水素分圧が高い環境では、水素原子が鋼マトリックスに拡散し、延性と靭性の低下を特徴とする水素脆化を引き起こします。ステム ピンの材質は良好な応力腐食耐性を示しますが、水素脆化と機械的詰まりによる過剰なトルクの組み合わせにより、手動操作トルクが臨界限界を超えるとピンが脆性破壊を起こしやすくなります。
改修計画と資材のアップグレード
根本原因に対処するため、改修戦略は「寸法の修復、局所的な強化、構造の最適化」に焦点を当て、特に脆弱なコンポーネントの材料アップグレードに重点を置きました。
主要コンポーネントのレーザークラッディング
耐摩耗性を高め、変形を防ぐために、レーザークラッディング技術が採用されました。
カムトラック付きステム: ヘリカルトラックエリアは、SS410 ベースのステライト 12 合金で覆われています。ステライト12は高硬度で耐摩耗性に優れ、トラックの変形を効果的に防止します。
ガイド ピン: ピンは SS410 ベースにステライト 6 合金を被覆しました。 Stellite 6 は靭性と熱衝撃耐性が優れているため、摩擦ペアに最適です。
同時に、正確な嵌合公差を確保するために、ガイド ブッシュと保持ピンが再加工されました。{0}
シーリングシステムの国内改造
元のボンネット ガスケットはカスタムメイドの極薄輸入部品で、納期がかかりました。{0}{1}強度の余裕を確認した後、ボンネットのシール面を機械加工してグラファイト螺旋巻きガスケット用の標準的な溝を作成しました。-この変更によりシーリングの問題が解決され、スペアパーツの自給自足が実現されました。-さらにパッキン部を輸入品GP-6規格と同等の国産フレキシブルグラファイトパッキンにグレードアップしました。
運用結果と結論
改修後、バルブは静水圧試験と空気圧試験に合格し、再度取り付けられました。現場データは、アップグレードされたオービット ボール バルブが優れたシール性能でスムーズに動作することを示しています。現在まで、バルブは 3 年間、再発することなく安定して動作しています。
この事例は、同様の過酷な条件下で動作する輸入オービット ボール バルブについて、レーザー クラッディングなどの表面工学技術を利用した国内改修により、スペアパーツ調達の課題を軽減できるだけでなく、水素{0}}や塩化物-が豊富な環境での耐用年数を大幅に延長できることを示しています。このソリューションは、同様の石油化学ユニットのバルブのメンテナンスに多大な価値をもたらします。
