磷酸铵溶液中闸阀泄漏问题的研究.pdf

2007年第4期
文章编号:1002-5855(2007)04-001903
磷酸铵溶液中闸阀泄漏冋题的研究
邱艳丽,杨振国
(复且大学材料科学系,上海200433)
摘要介绍了采用金相显微镜利和扫描电镜对用于磷酸铵溶液发漏的闸阀进行宏微观形貌
和金相结构分析的结果,论述了采用光电直读能谱仪、X射线荧光光谱仪和NHO分析仪对刊阀
材质利表面积物成分进行系统的表征分析方法,总结了闸阀的失效模式为腐似利结圻,提出了
解决题的相应对策及防止类似事故发生的技术依据
关键词闸闼;泄漏;失效分析;结垢;腐蚀
中图分类号:TH34
文献标识码:A
Study on lea kage rea sons of gate valve in ammon ium phosphate sol ution
QIU Yairli, YAN G Zhenguo
(Departmcnt of Matcrials Scicnce, Fudan Univcrsity, Shanghai 200433, China)
Abstract: The gate valve which leaked in ammonium pho sp hate solution was characterized by metal
lurgical micro scope, SEM to analyze macro appearance, micro mo rp ho lo gy and metallo rap hic struc-
ture. Also Photoelectric Direct Reading Spectrometer, X Ray Fluorescence Spectro meter and NHO-
analyzer were used to analyze chemical composition of materials and particles covered on the wedge
disc. The results showed that the failure mode of gate valve is scale and corrosion. Moreover, coum
termeasures for solving the problem have been tentatively put forward. The analysis result provides
the technolo gical support to prevent the same accident
Key words gate valve; leakage; failure analysis; scale; corro sion
概述
NH37%,H2O蒸汽),介质密度为1.2~1.25,T
某企业无水氮解析塔底闸阅在生中使用6个作压力为2.0MPa。闸阀拆后,其闸板表面叫凸
月后闸板腐蚀,引起内泄漏。该企业合成氨牛产采不半,上面可见人量红色和黑色腐蚀产物和绿色
用砗铵溶液吸收脱硫斤的焦炉煤气中的NH,粉末。现场还可以看见在阀体和网盖的连接处和阀
解析塔内吸氨后的憐酸氨富液除焦油后川热到沸腾体内存在大量绿色结晶物。从闸板上取纵、横向试
状态除ムH2S、HCN利CO2等酸性气体然后用素样各一块(图1)。纵向试样一边为闻板的内表面。
汽进行解收,使氨从憐酸铵富液中游离出生成横向试样为从图示部位剖川的切取面,带圆弧面为
18G※水。本文通过对闸阀的化学成分、金相组闸板的外表面。
织、公观和微观形貌以及结垢物的成分进行系统的3失效表征和分析
表征分析后,确定了闸阀失效的卞要原因以及失效3.1金相观察
机制,并提出相应的预防措施
试样经磨抛后观察,纵横试作均有弥散分布的
2失效闸阀概况
点状氧化物和少量橘红色的氮化钛火杂。这些不具
尖效闸按照设计规定所用材质为SUS316L有塑性变形能力的简单氧化物和氮化物为脆性火杂
不锈钢,型号为Z41Y-300LbDN80。解析塔底物,对」变形率低的脆性夹杂物,在钢加工变形
闸阀工况介质为196~198C僯酸氨(H:PO430%,过程中,夹杂物与钢基体相比变形甚小。出于夹杂
作者简介:邱艳丽(1980-),女,士生,正要从事构件失效分析方问的研究。
O1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
007年第4期
物和钢基体之间变形性的显著差异,势必造成在火
切取面
朵物与钢基体的交界面处:成力集中,导致
微裂纹产或夹杂物本身师裂。
在横向试样(闸板试样的而)上可见较大的
疏松孔洞。疏松的存在只有较大的危害性,在铸件
中山于疏松的存在,显著降低其力学性能,可能使
其在使用过程中成为波劳源发生断裂。钢材中如存
纵向
在松,亦会降低其力学性能,但因在热加下过科
中一般能减少或消除疏松,故疏松对钢材性能的影
图1闸阀试样的选収
响比铸作小。金属中存在较严重的琉松、対机械加3.2化学成分分析
工后的表面粗糙度有一定影响。
取试样材料做化学成分检测(表1),从检测
作品经浸蚀后观察纵横显微组织,均由1色的结果分析,闸板材料中C和Cr个量高于316L标
奥氏体和灰黑色铁素体组成,奥氏体上分布不规则准,而Ni含量低于316L.标進。与304成分相近。
的条状铁素体,并有黑色点状碳化物析出,未见异因可以认定,闻实际使用材质为304钢何非
常
316L,钢。304钢的耐热性、低温强度和机械性能
良好,但耐腐似性能不如316L不锈钢
表1化学成分
Mn
S
P
MO
N
刊板
0.0765
0.7752
1.1291
0.01099
0.02745
19.1595
9.0804
2.0724
0.06586
SUS316L
-0.045
16.00
0.030
12.00?
2.00
18.00
3.00
US304
0.O8
s(0).0)30
s0.0)45
2.00
20.0
10.5
3.3结垢物分析
2.66%H。由此看出粉术中含有较高的Fe、O和S
采用X射线荧光光谱仪対刊阀内绿色结晶物元素,S、N和H来自」僯酸铵溶液中含有的杂质
进行化学成分分析,其化学元素和氧化物的质量分HCN?和HS。在闸板表面複盖的红褐色、黑色腐
数见表2和表3。又采用NHO分析仪分析闸阀表蚀物和灰绿色物质中,主要成分分别为Fe203、
而沉积物,质量分数分别为46%0、4.1%N和FeS、磷唆铵和其他杂质。
表2绿色结晶物化学成分
Ni
S
Mn
Mg
27.70
9.56
1.38
0.686
0.106
0.101
0.0236
0.0164
表3绿色结晶物氧化物成分
Wt o
P,()s
Fe,(
CrOa
NIO
Mno
Nl2()
44,83
39.61