1 波紋管膨脹節型式的選擇
膨脹節作為在煉油設備運行過程中的吸收高溫變形、保護設備(如煙機、余熱鍋爐等)安全運行的重要手段,其本身能否安全運行顯得更加重要。特別在催化裝置煙氣能量回收系統,煙氣溫度達550~900°C,設備本身運行環境相當苛刻,設備處于高速及高壓運行轉轉態,其運行一直處于受監控狀態,膨脹節一旦失效造成裝置停工和設備破壞。而且由于加工原油品種的變化,還會給該系統帶來波動,因此,所選型式的波紋管膨脹節必須能夠吸收溫度及壓力變化而引起的熱位移及平衡系統壓差。如在煙機入口L型煙氣管道采用三個單式鉸鏈型膨脹節和一個復式萬向鉸鏈型膨脹節,在煙氣出口采用壓力平衡型膨脹節與復式萬向鉸鏈型膨脹節的組合,使關鍵設備煙機一直處于良好的工作狀態,對設備起到了較好的保護作用。
2 波紋管膨脹節選材問題
材料選擇問題比較復雜,影響因素較多,與內部流動介質的成分、濃度、流速、溫度有關,與外部環境及腐蝕性氛圍有關,必須具體情況具體分析,才能正確選材。比如在進煙機前的管道,膨脹節筒體采用316,波紋管采用316L,波紋管采用B-315,在煙機之后的煙氣管道,膨脹節筒體可采用304,波紋管采用B-315,為減少熱損及耐磨,可采用內筒隔熱耐磨襯里,這樣筒體可采用Q235-B.對于溫度高達900°C的煙氣管段波紋管采用Incoloy800.對溫度較低的鍋爐墻及管道之間的連接膨脹節,波紋管可選用304材質。實踐證明,B-315及In-coloy800具有較強的抗晶腐蝕、點蝕,氯離子腐蝕和高溫硫腐蝕的能力,同時具有優良的力學性能和良好的可焊性。這兩種材料均在國內煉油廠得到成功應用。一般情況下,對所選波紋管材料必須注意以下幾方面的問題:有良好的塑形,便于波紋管的加工成形,且能通過隨后的處理工藝(冷作硬化、熱處理等)獲得足夠的硬度和強度;有高的彈性極限、抗拉強度和疲勞強度;有良好的焊接性能,滿足波紋管在制作過程中焊接工藝要求;較好的耐腐蝕性能,滿足波紋管在使用工況環境下工作。
3 波紋管膨脹節的防腐問題
由于波形膨脹節腐蝕破壞占多數,因此必須結合腐蝕環境的成因及因腐蝕材料的選用來開展工作。從以上提到的波紋管腐蝕一般有點腐蝕穿孔和應力腐蝕開裂兩種類型,其中應力腐蝕產生的必要條件是存在腐蝕環境及內應力。應力的存在是導致應力腐蝕開裂的必要條件之一,應力的來源主要有:波紋管加工成型過程中產生的形變應力和殘余應力;在服役期間的工作應力;裝配不當導致的裝配應力過大;腐蝕產物引起的楔入應力。
針對煙氣能量回收系統,在低溫條件下容易產生氯離子腐蝕,在高溫條件下容易導致硫化物腐蝕。我們知道,在兩生煙氣系統腐蝕介質是客觀存在的,因此要防止腐蝕發生,所選波紋管材料能阻止在正常高溫工況條件下運行的腐蝕是必要的;除此之外,其一應該避免腐蝕環境的產生,如在設計時避免冷避;在裝置停工后、降溫前迅速置換管道及波紋管膨脹節內存留的煙氣介質,消除結露現象和腐蝕介質在波紋元件中的沉積,保持管道中干燥及通風,必要時可采用強制通風,消除點蝕形成和擴展的條件;在運行工況,采用外保溫等辦法消除低于工況介質露點溫度的環境;其二應盡量消除波紋管內部壓力,如采用固溶化消除波紋管加工成型過程中產生的形變應力肯殘余應力,在膨脹節裝配過程中避免產生的約束應力等。