Pulttivika on tyypillinen luotettavuusongelma petrokemian ja korkean{0}}lämpötilojen ja korkeapaineisten-lämmönvaihtolaitteiden pitkäaikaisessa-käytössä. Kaksipäiset pultit kelluvan pään lämmönvaihtimien, lauhduttimien ja paineastioiden tiivistysrakenteiden tärkeimpinä kiinnitysosina vaikuttavat suoraan laitteiston yleiseen toimintavakauteen. Öljynjalostamon regenerointijärjestelmässä oleva kelluva pään jäähdytin rikkoutui pulttimurtolla 16 vuoden käytön jälkeen. Tämä kotelo esittelee tyypillisiä korroosioväsymisen ja jännityskorroosiokytkinnän ominaisuuksia, mikä tarjoaa tärkeän vertailuarvon kiinnittimien vikamekanismin ymmärtämiseksi märissä H2S-ympäristöissä.
Laitteet toimivat seuraavissa olosuhteissa: kuoren-puolen kiertoveden lämpötila 90–100 astetta, putken-puolen happaman kaasun lämpötila 30–35 astetta ja käyttöpaineet 0,2 MPa ja 0,4 MPa. Väliaine sisälsi tietyn osan H2S:ää ja suolaa syövyttävää väliainetta. Pultin spesifikaatio oli M20×2,5mm ja materiaali 35CrMoA karkaistua ja karkaistua terästä. Pitkäaikaisen-vaihtelevan lämpöjännityksen, kokoonpanon esijännityksen ja keskikorroosion yhteisvaikutuksissa kaksipäinen pultti murtui lopulta kierteen tyvestä.
Makroskooppinen havainto paljasti, että murtumapinta sijaitsi langan juuren alueella, ja sen morfologia oli suhteellisen tasainen eikä ilmeistä makroskooppista plastista muodonmuutosta. Mustat korroosiotuotteet tarttuivat pintaan. Puhdistuksen jälkeen murtumapinnalla oli tyypillisiä väsymisen etenemisominaisuuksia, jolloin halkeama syntyi langan juuresta ja eteni sisäänpäin noin 20 asteen kulmassa. Sitten se meni nopean etenemisen vyöhykkeelle, jossa oli säteittäinen kuvio, mikä lopulta johti välittömään murtumaan. Tämä morfologinen ominaisuus osoittaa, että kaksipäisen koneruuvin murtumisprosessi sisälsi useita vaiheita: korroosioväsyminen, jännityskorroosiohalkeilu ja hetkellinen murtuminen.
Kemiallisen koostumuksen analyysi osoitti, että materiaali kokonaisuudessaan täytti 35CrMoA-standardin vaatimukset, mikä osoittaa, että vika ei johtunut epänormaalista koostumuksesta. Kovuustesti osoitti, että Double Ended Lag -pultin kokonaiskovuus oli suhteellisen korkea, ja matriisirakenne koostui pääasiassa karkaistusta sorbiitista ja saavutti paikallistason 350–360 HV, mikä on korkeampi kuin tavanomaisille kiinnikkeille suositeltu alue. Metallografinen analyysi paljasti lisäksi tietynasteisen hiilenpoiston kierteen pinnalla, noin 31 μm:n hiiltä poistettu kerros. Pinnan mikrorakenne oli pääasiassa ferriittiä. Tämän tyyppinen heterogeeninen rakenne johtaa helposti paikalliseen jännityskeskittymään jännityksen alaisena, mikä aiheuttaa halkeaman alkamista.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) analyysi paljasti edelleen kaksipäisen kuusiopultin murtumismekanismin. Halkeaman alkamisalueella havaittiin ilmeisiä väsymisjuovia, ja korroosiotuotteet täyttivät halkeaman etenemisen aikana. Halkeaman etenemisnopeuden noustessa murtumapinta siirtyi vähitellen väsymisen etenemisestä jännityskorroosiohalkeiluominaisuuksiin, mikä osoitti tyypillistä halkeamis- ja säteittäisen etenemismorfologiaa, mikä osoittaa, että syövyttävä väliaine osallistui halkeaman etenemisprosessiin. Energiadispersiivinen spektroskopia (EDS) osoitti, että korroosiotuotteet sisälsivät suuria määriä rikkiä ja pieniä määriä kloridia, mikä osoitti merkittävää sulfidi- ja kloridikorroosiota palveluympäristössä.
Kattava analyysi osoittaa, että tämä vika on tyypillinen korroosioväsymys- ja sulfidijännityskorroosiohalkeiluongelma, joka johtuu useiden tekijöiden kytkennästä. Sen muodostumismekanismi ilmenee pääasiassa kolmella tavalla.
Ensinnäkin stressitekijät. Kaksipään kierretappi kokee suuren esijännityksen asennuksen aikana, mikä johtaa merkittävään aksiaaliseen vetojännitykseen kierteen juuressa. Samanaikaisesti kelluva päärakenne lisää taivutusjännitystä. Laajenemisen ja supistumisen aiheuttama lämpöjännitys, väliaineen virtauksesta aiheutuvat tärinäkuormat ja syklinen jännitys käynnistyksen-ja sammutuksen aikana pitävät ruuvipultin voimakkaan jännityksen vaihtelun tilassa pitkiä aikoja, mikä nopeuttaa halkeaman alkamista ja etenemistä.
Toiseksi aineellisilla tekijöillä on merkitystä. Vaikka 35CrMoA-teräksellä on suuri lujuus, se on erittäin herkkä vedyn -aiheuttamalle halkeilulle ja sulfidijännityskorroosiolle korkealla kovuudella. Asiaankuuluvat standardit osoittavat, että H2S-pitoisissa ympäristöissä korkean -lujan teräksen jännityskorroosionkestävyys laskee merkittävästi, jos kovuus ylittää tietyn alueen. Tässä tapauksessa kaksipäisellä kantaruuvilla on liiallinen kovuus, ja siinä on paikallisia hiilenpoistovirheitä, mikä vähentää edelleen pinnan halkeamankestävyyttä ja muodostaa tyypillisen halkeaman alkamisalueen.
Kolmanneksi ympäristötekijät ovat merkittäviä. Väliaine sisältää H2S:ää, kosteutta ja suoloja, mikä johtaa monimutkaisiin korroosioreaktioihin sähkökemiallisissa olosuhteissa. Anodisessa prosessissa syntyy Fe2+, joka yhdistyy rikki-ionien kanssa muodostaen FeS-korroosiotuotteita. Samanaikaisesti katodisen reaktion synnyttämät vetyatomit voivat diffundoitua teräkseen aiheuttaen vetyhaurastumista ja rakkuloita. Jännityksen ja korroosion yhteisvaikutuksessa halkeamat leviävät vähitellen kaksoispään ruuvin{6}}juureen, mikä kiihdyttää vikaa.
Lisäksi korroosiotuotteiden tilavuutta laajentava vaikutus pahentaa entisestään kaksoiskierreruuvien halkeamien leviämistä. Korroosiotuotteiden tilavuus on tyypillisesti 2-4 kertaa alkuperäinen tilavuus, mikä aiheuttaa lisälaajenemisjännitystä suljetun halkeaman sisällä. Tämä saa halkeaman kärjen jännityksen jatkuvasti kasvamaan, mikä nopeuttaa murtumisprosessia. Tämä "korroosion-stressin-etenemisen" positiivinen palautemekanismi on tämäntyyppisten vikojen keskeinen ominaisuus.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tämän tyyppinen kaksipäinen ruuvi{0}}vika johtuu pääasiassa rakenteellisen jännityksen keskittymisen, materiaalin herkkyyden ja syövyttävän ympäristön yhteisvaikutuksista. Samanlaisia olosuhteita varten on tehtävä kattavia parannuksia, mukaan lukien M10-kaksoispäisten ruuvien kovuusherkkyyden vähentäminen, lämpökäsittelyprosessien optimointi, esijännitystasojen hallinta sekä tiivistys- ja korroosiosuojaussuunnittelun parantaminen rakenteen pitkän -käyttövarmuuden parantamiseksi.
Lisätietoja vikamekanismin analyysistäkaksi{0}}päätappipulttiatai räätälöityjä kiinnikkeiden valintasuosituksia, ota yhteyttä tekniseen tiimiimme saadaksesi suunnittelutukea ja tarpeisiisi räätälöityjä ratkaisuja.
Ota yhteyttä
