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安全分析
管法兰金属波齿复合垫片失效分析
朱华平',魏安安
1.中国石化股份有限公同荆门分公司,湖北荆门448039;2.江苏工业学院,江苏常州
213016)
摘要:某石化公司DCC装置烟机进口管道法兰上的DN900金属波齿复合垫片在开车过程中断裂
并泄漏。经过宏观检査,力学性能測试,应力计算,能谱、金相、电镜分析,表明其失效原因是波齿复
合垫片骨架材料存在孔洞缺陷和氧化物夹杂。针对失效原因提出了今后使用过程中应采取的防护
措施。
关键词:烟气;管道法兰;金属波齿垫;失效;分析
中图分类号:1T055.8文献标识码:B文章编号:1001-4837(2010)10-0050-06
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2010.10.009
Failure Analysis of Wave-serrated Metal Gasket for Pipe Flange
ZHU Hua-ping, WEI An-an
(1. Jingmen Branch of Limited Company of China's Petrochemical Industry, Jingmen 448039, China
2. Jiangsu Engineering Institute, Changzhou 213016, China
Abstract The DN900 wave-serrated metal gasket on the import flue gas pipes flang of DCC device in
petrochemical company happened to rupture and leak when it was starting the process. After macroscop-
ic inspection, mechanical testing, and spectroscopy, microscopy, electron microscopy, stress analysis
the results show that the main failure reason is that there are rolling inner defects and oxide inclusions in
the gasket frame. Finally, some prevention measure were proposed
Key words: flue gas; pipe flanges; wave-serrated metal gasket; failure; analysis
为确保安全生产,避免此类事故再次发生,确
0引言
定该批波齿垫片能否继续使用以及使用过程中应
注意的问题,对波齿垫片的失效原因进行分析,具
某公司DCC装置烟机进口侧的烟气管道带有重要的经济价值和工程意义。
颈对焊法兰的DN900柔性石墨不锈钢波齿复合
垫片(以下简称波齿垫片)在烟机检修后开车过
失效现场调研
程中,沿周向出现4个漏点,2天后突然大量泄
漏。停机检査发现,波齿垫片已碎裂成多块碎片,
烟机是DCC装置最重要的能量回收机组,烟
现场收集到3块不锈钢骨架,其中最大的一块长机进口介质为从再生器出来的烟气,正常操作温
110mm
度650℃,压カ0.15MPa。烟气现场采样分析,
第27卷第10期
压力容器
总第215期
主要成分包括N2(70.92%),02(2.14%),H200.15MPa,事故发生前,对法兰泄漏部位进行了
(14.14%)和CO2(0.69%),未见明显的酸性物热紧处理。
质。另外烟气中还含有催化剂颗粒,颗粒浓度在
失效垫片是检修后刚换的新垫片,从投用到
200g/m2以下,颗粒粒径在10μm以下;烟气露点失效仅3天时间。停机后拆开法兰检查,发现垫
温度145℃。烟气管道材质OCr19i10不锈钢,片已经碎成十多块,保留完好的只有其中较小的
无衬里,带外保温。波齿垫片的上下表层为柔性3块。这3块碎片中最大的一块环向长度10
石墨,骨架材料为304不锈钢。
mm,宽度方向完整(见图1(a),最小的一块只有
烟机检修后的开车过程中,按照10℃/h的25mx20mm,见图1(b
速度进行升温,最后达到操作温度650℃,压力
为了进一步查找垫片失效原因,对现有的3
a)最大碎片宏观照片
(hb)小碎片宏观照片
图1碎片宏观照片
个碎片取样并进行测试分析。
推论,失效垫片的总厚度也为3.9~4.0mm左
右。根据CBT19062-20031和CB/T1906.3
2波齿垫片的宏观检查
2003,DN900的波齿垫片的总厚度应为T=
+0.30mm,所以失效波齿垫片厚度有些部位比
从图1(a)可以看出,该碎片没有明显的塑性标准规定值略小一些。
变形;左边断口大体沿直径方向,且垫片厚度方向
断面比较平齐;右边断口与径向约成45°,沿厚度3波齿垫片骨架材料化学成分和力学性能测试
方向有部分剪切唇。另外2个碎片上的断口基本与评价
上呈平齐状。
根据GB/"T19066.2-2003《柔性石墨金属3.1波齿垫片骨架材料化学成分分析
波齿复合垫片管法兰用垫片尺寸》中对DN900
根据失效墊片材质证明资料,波齿垫片骨架
波齿垫片尺寸的规定,垫片的内径为914mm,材质为304不锈钢。为了了解该波齿垫片的化学
外径为972mm,包括石墨复合层的总厚度T=4成分是否满足304不锈钢标准要求,从失效垫片
mmo
骨架上取样并分析了C,Si,Mn,S,P,Cr,Ni,下等
实测失效波齿垫片菀度29mm。由于波齿墊元素的含量,分析结果见表1。304不锈钢相当于
片上的石墨层已经脱离骨架,总厚度无法测得;不CB4237~92《不锈钢热轧钢板》标准中的
锈钢骨架上的沟槽为6.5圈,骨架厚度在2.6
0Cr18N9。
2.7mm之间。从车间库存的DN100的波齿垫片
可以看出,失效波齿垫片骨架材料的化学成
上测得的包括石墨层的总厚度为3.9~4.0mm,分符合标准中对304和0Cr18Ni9的要求。
不锈钢骨架厚度2.9mm。库存新垫片由于还没3.2波齿垫片骨架材料常温及高温カ学性能测
有被压,所以骨架厚度此已经被压过的失效垫片试
稍厚一点,说明它们原始厚度是相同的,由此可以
为了准确评估波齿垫的性能,在详细了解波
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