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真空设备/泵 |
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油浆泵泵体破裂原因分析 |
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作者：于海明 石志强 陈琳 郗学奎 王广兵 |
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我厂催化裂化装置分馏塔塔底泵为65PYm100型泵，其介质为360℃油浆，压力为0.9MPa。由于工艺的原因，油浆中含有固体颗粒状催化剂，对泵的磨蚀比较大，泵体部位尤为突出。因此，我们根据磨损情况更换了新泵体，泵体材质为1Cr13钢，但使用后仅20h就发生了泄漏事故，紧急停泵后又换了一个，也是运行20h后就又发生了泄漏事故。给安全生产带来极大的难题。
1 宏观检查及分析
将先后更换的两个泵体破裂件分别编为1号件和2号件。其中1号件在现场运行中曾发现有两个部位发生了泄漏，进一步检查1号件的内壁发现有两处明显的铸造缺陷，其中一处是一条长度25mm的裂纹，另一处是一直径为5mm，深度为3mm的铸造缩孔缺陷。
2号件在现场运行中共发生3处泄漏，见图1，这3处部位相隔很近，都靠近进口管和筋板的连接处，此处是铸件的应力集中部位，铸件毛坯在冷却过程中热应力过大就容易导致裂纹的产生。进一步检查了2号件的内壁发现内表面已发生了很严重的磨蚀，出现了大面积的磨蚀坑，见图2。 
图1 2号件泵体3处泄漏 图2 2号件泵体内壁发生大面积磨蚀坑
2 化学成分分析
对这两个破裂件材质进行了化学成分分析，结果如表1所示。从表中可清楚地看到：材质的C、Cr、S均符合马氏体不锈钢铸件中ZG1Cr13的化学成分标准（GB 2100―80），但含P量超标，而含P量偏高会导致不锈钢的冷脆性增加，易产生冷脆裂纹。表1 泵体材质的化学成分(质量分数) w(％)
 3 硬度测定及显微组织分析
硬度测定结果表明，1号件和2号件的硬度值分别为213HB和265HB。这说明这两个件的硬度值都比较低。由于介质中含有固体状的催化剂颗粒，泵体的材质硬度低使其抗磨损性降低，导致大面积磨蚀坑的产生。2号件虽然比1号件的硬度值高，但由于运行的时间稍长，因此发生的磨蚀也更严重。
本次检测中还对这两个件的材质进行了金相组织检查，并拍摄了金相照片，如图3、图4。从照片中可清楚地看到，这两个损坏的泵体的金相组织中含有较多的δ铁素体。1Cr13钢中的δ铁素体量过多，会使冲击韧度大大下降。有资料表明，如果1Cr13钢的淬火温度过高（＞1100℃），就会出现较多的δ铁素体。
图3 1号件泵体显微组织 ×400
图4 2号件泵体显微组织 ×400
综合以上的分析结果，这两个泵体铸件的材质含P量偏高（增加冷脆性），硬度偏低（不耐磨蚀），存在铸造缺陷及热处理工艺不合适是造成这次事故的综合原因。
4 结论
（1）化学成分分析表明，两泵体材质中的含P量超标。
（2）两泵体铸件毛坯中存在的铸造缺陷，是导致发生泄漏事故的直接原因。
（3）两泵材质的硬度偏低，是造成泵体内壁产生大面积磨蚀坑的主要原因。
（4）两泵体金相组织分析结果表明，网状δ铁素体量较多，造成材料的冲击韧度大大下降，增加了产生裂纹的倾向。
5 改进的措施
（1）改进铸造工艺，防止产生铸造缺陷。
（2）铸件毛坯在冷却后应及时进行退火处理，降低热应力，防止开裂。
（3）考虑到该设备在使用过程中既要耐磨蚀，又要具有一定的抗磨粒磨损性能，最终热处理应选择淬火后在较低温度下回火以提高硬度。
作者单位：于海明 石志强 陈琳 郗学奎 王广兵 山东东营石油大学胜华炼油厂山东东营257062(end)
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(12/1/2004) |
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