化工機(jī)械承壓設(shè)備故障分析及處理措施探究

黃祥穎

(福建省東南電化股份有限公司，福建 福州 350309)

當(dāng)前，化工行業(yè)發(fā)展的技術(shù)要求越來越高，化工設(shè)備的運(yùn)行安全性和生產(chǎn)能力受到廣泛關(guān)注。如何有效預(yù)防化工承壓設(shè)備故障，避免發(fā)生運(yùn)行安全問題，是化工設(shè)備管理需要重點(diǎn)關(guān)注的問題[1]。化工設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素有很多，包括工作環(huán)境、操作技術(shù)、安裝技術(shù)、設(shè)備質(zhì)量等。為了保障操作員安全和設(shè)備的生產(chǎn)能力，本文針對設(shè)備的常見故障，提出相應(yīng)的改善措施，供相關(guān)人員參考。

1 化工機(jī)械中承壓設(shè)備的常見故障

化工機(jī)械承壓設(shè)備故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，往往都有一定的明顯特征，技術(shù)人員在對這些故障缺陷判斷前，需要結(jié)合設(shè)備實際的運(yùn)行狀況，有必要通過一些先進(jìn)的檢測手段對發(fā)生的故障進(jìn)行診斷分析，才能有效的提出處理措施。一般來說，化工機(jī)械中承壓設(shè)備常見故障有以下幾種。

1.1 承壓設(shè)備腐蝕問題

承壓設(shè)備腐蝕是常見故障之一，包括電偶腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等。整個設(shè)備的金屬表面均勻地發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，這種腐蝕的主要原因是化學(xué)設(shè)備經(jīng)常在腐蝕性氣體中工作，由于一些化工生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)高溫等現(xiàn)象，一些腐蝕性氣體蒸發(fā)，承壓設(shè)備經(jīng)常處于這種環(huán)境中，就極容易被有腐蝕性的氣體進(jìn)行腐蝕，而化工設(shè)備最主要的組成結(jié)構(gòu)就是金屬，金屬在腐蝕性氣體下，就會被腐蝕氧化，造成金屬表面的脫落[2]，以及零件的腐蝕，從而影響化工承壓設(shè)備的整體運(yùn)行安全，降低化工設(shè)備的壽命，影響化工設(shè)備的正常運(yùn)行。如圖1所示的換熱器，管板附近的換熱管呈環(huán)狀的嚴(yán)重腐蝕穿孔，腐蝕的理由是，腐蝕成分在介質(zhì)中引起腐蝕。除了水以外，熱交換器的水質(zhì)還含有各種程度的氯離子和硫化物等腐蝕性成分。另一方面，水質(zhì)中的鈣和鎂鹽導(dǎo)致的水垢，會在熱交換器管束產(chǎn)生局部積垢，不僅降低熱交換效率，還會產(chǎn)生管道的腐蝕疲勞。如果在設(shè)備的日常運(yùn)用和維護(hù)中對這種腐蝕現(xiàn)象不認(rèn)真對待，就會擴(kuò)大機(jī)器零件的腐蝕，不得不關(guān)機(jī)，生產(chǎn)能力受制約的同時，設(shè)備的安全運(yùn)行也無法保障。

圖1 換熱器腐蝕

1.2 承壓設(shè)備磨損問題

承壓設(shè)備的磨損可以用三種類型來概括，分類的依據(jù)是根據(jù)磨損之后形成的最終成果，將承壓設(shè)備的磨損類型分成以下三種。

①黏著磨損，指的是滑動摩擦?xí)r在摩擦對的接觸面上局部發(fā)生金屬黏著，之后的相對滑動中黏著被破壞，金屬粒子從部件表面被下拉，或損傷部件表面的磨損形態(tài)。 這種磨損較為常見，主要發(fā)生在機(jī)械設(shè)備的組合部分，如在各類風(fēng)機(jī)、離心機(jī)和壓縮機(jī)的故障中時常發(fā)生，主要體現(xiàn)在主軸和活塞表面上，這是由活塞和主軸之間的不斷運(yùn)動摩擦造成的一種磨損類型，如果磨損嚴(yán)重，就會造成承壓設(shè)備無法運(yùn)行。

②腐蝕磨損分成兩種類型，即氧化磨損和腐蝕介質(zhì)磨損。大多數(shù)金屬表面都有非常薄的氧化膜， 氧化膜較脆或氧化速度低于磨損速度時，摩擦?xí)r容易磨損，生成新的氧化膜，然后再磨損。在連續(xù)生產(chǎn)中，氧化膜磨損期間，材料損耗發(fā)生在零件表面，稱為氧化磨損，但氧化磨損的速度一般很小。當(dāng)周圍介質(zhì)中存在著腐蝕物質(zhì)時，部件的腐蝕速度就會很快。和氧化磨損一樣，腐蝕產(chǎn)物在部件表面生成，又在磨損表面磨去，如此反復(fù)交替進(jìn)行而帶來比氧化磨損高得多的物質(zhì)損失，由此稱為腐蝕介質(zhì)磨損。這種化學(xué)一機(jī)械的復(fù)合形式的磨損過程，對一般耐磨材料同樣有著很大破壞作用與設(shè)備腐蝕有一定的共性，都是由于接觸了腐蝕性氣體造成的磨損，這種磨損產(chǎn)生在承壓設(shè)備的內(nèi)部，與腐蝕性物質(zhì)直接接觸的地方經(jīng)常發(fā)生[3]。

③磨料磨損是一種常見的磨損，指的是物體表面與硬顆粒或硬突起物質(zhì)(包含有硬金屬)產(chǎn)生的摩擦，造成表面材料損失的現(xiàn)象。磨料的磨損屬于物理損傷，其磨損程度會受到磨料的物理性質(zhì)影響，它包括磨料的硬度、形狀、磨粒尺寸大小等方面，同時外界載荷大小、運(yùn)動速率及材料自身的機(jī)械性能也會影響磨損程度。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中，部分異物突然進(jìn)入機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部位，引起機(jī)器磨損，若不及時停機(jī)排除，會造成旋轉(zhuǎn)組件磨損報廢。

在設(shè)備的實際運(yùn)行操作過程中，承壓部件磨損往往是這幾種機(jī)理同時存在，而不是單一種機(jī)理在影響，在一定條件下可以相互影響，相互作用。例如圖2所示的臥式列管空預(yù)器部件，其管列根部長期受到低溫?zé)煔飧g，列管表面不斷的腐蝕磨損，加上煙氣中的含有大量的飛灰顆粒不斷沖刷這金屬表面，在這兩種機(jī)理共同影響下，列管壁厚不斷磨損減薄，造成磨損穿孔。

圖2 空預(yù)器磨損

1.3 承壓設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)問題

承壓設(shè)備的荷載能力是在一定范圍內(nèi)的，在安全承壓范圍內(nèi)，設(shè)備的承壓能力一定，當(dāng)設(shè)備的負(fù)載數(shù)超過正常負(fù)荷時，就會對承壓設(shè)備造成一定的傷害，有一些不可逆的變形就會出現(xiàn)在承壓設(shè)備上，一般來說，承壓設(shè)備都是有一定的彈性變化量的，當(dāng)彈性變化量出現(xiàn)大幅度的變化時，就是承壓設(shè)備過載負(fù)荷運(yùn)行的開始，長時間的超負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)備就會出現(xiàn)死機(jī)。

1.4 承壓設(shè)備的異常振動和噪聲

承壓設(shè)備在生產(chǎn)過程中受到制造技術(shù)的局限，在系統(tǒng)運(yùn)行中或多或少會承受壓力介質(zhì)的沖擊，不可避免的產(chǎn)生振動，這些振動會造成機(jī)器和結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重變形和生物壓力。如果振動超過允許的范圍，機(jī)械設(shè)備會產(chǎn)生大量的動態(tài)負(fù)荷和噪音，從而影響其工作性能和使用壽命，并在嚴(yán)重情況下導(dǎo)致零件早期失效。與此同時同時，承壓設(shè)備的異常振動和噪聲也是設(shè)備故障的預(yù)警，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中，正常狀態(tài)下的聲響均勻而微弱。在通常的作業(yè)條件下，如果裝置雜亂，發(fā)出很大的聲音，則表示機(jī)器異常。因此，必須認(rèn)真對待異常振動和噪音的故障信號，仔細(xì)檢查，并對可能的原因作出適當(dāng)判斷和分析。

除上述一些常見故障外，承壓設(shè)備還會出現(xiàn)一些其他故障，例如，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中，出現(xiàn)噪音，影響工作環(huán)境；承壓設(shè)備的“跑、冒、滴、漏”也經(jīng)常發(fā)生，由于設(shè)備與管件的密封性不嚴(yán)密，造成設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)泄漏，會增加化工生產(chǎn)的成本，若是泄漏介質(zhì)毒性巨大，不僅會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還會出現(xiàn)人身傷亡。

2 化工機(jī)械承壓設(shè)備故障處理方法

2.1 改善監(jiān)督體制，加強(qiáng)監(jiān)督

相較于其他行業(yè)來說，化工業(yè)安全生產(chǎn)意識較高，化工業(yè)存在很多有毒、有害物質(zhì)，有的甚至是無色無味，便能造成接觸人的生命受到損害。完善監(jiān)督體制，加強(qiáng)監(jiān)督，是確保生命安全，促進(jìn)化工業(yè)可持續(xù)、安全發(fā)展的措施之一。承壓設(shè)備由于行業(yè)的特殊性，需要不斷加強(qiáng)監(jiān)管，避免生產(chǎn)過程出現(xiàn)事故。政府要加強(qiáng)市場準(zhǔn)入制度的完善和監(jiān)督，禁止不合格的化工機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)入市場，拉低市場中機(jī)械設(shè)備零件的整體質(zhì)量，對于違規(guī)生產(chǎn)和銷售不合格產(chǎn)品的企業(yè)要進(jìn)行制止并懲罰[4]。企業(yè)要不斷完善設(shè)備零件采購監(jiān)督管理制度，將采購行為納入企業(yè)考核體系，杜絕購買人員在采購過程中為謀私利，以次充好，造成設(shè)備整理質(zhì)量下降，加大承壓設(shè)備的檢測難度。

2.2 提高化工設(shè)備零件質(zhì)量

化工設(shè)備在安裝過程中使用的一些零件也會影響化工設(shè)備的使用質(zhì)量，這些零件在設(shè)計上要求設(shè)計精密，使用性能良好。為了保證機(jī)械設(shè)備的長期使用，在購買零件時必須注意挑選，并保證零件嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)，企業(yè)在選購的過程中，須對零件進(jìn)行全面考察，避免出現(xiàn)因機(jī)械零件問題造成設(shè)備大幅度的損傷，零件的防腐性能也一定要保證良好。

零件檢測人員開展檢測時須依照一定的實驗取值來確認(rèn)零件的強(qiáng)度，而不是依靠自身的工作經(jīng)驗，工作經(jīng)驗是檢測項目中不可缺少的一部分，但不是主要的依據(jù)，主要依據(jù)還是需要經(jīng)過嚴(yán)格的實驗，通過實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論，從而保證零件的使用壽命和使用性能，并根據(jù)設(shè)備在不同環(huán)境、不同負(fù)荷條件下的運(yùn)行狀態(tài)，選擇合適的安裝零件，大幅度提升零件與設(shè)備、工作環(huán)境的契合度，避免發(fā)生故障。

2.3 加強(qiáng)承壓設(shè)備日常維護(hù)和保養(yǎng)

為了保證承壓設(shè)備的可持續(xù)運(yùn)行和發(fā)展，企業(yè)在承壓設(shè)備日常維護(hù)和保養(yǎng)過程中應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：

首先，增加設(shè)備維修和保養(yǎng)人力投入。包括引進(jìn)高科技人才、培養(yǎng)專業(yè)的設(shè)備保養(yǎng)和維修人才，開展全方位、有效的設(shè)備維修業(yè)務(wù)培訓(xùn)，內(nèi)容包括維修養(yǎng)護(hù)技能、責(zé)任心、安全意識等。

其次，制訂完整的維修保養(yǎng)制度，包括設(shè)備運(yùn)行操作、機(jī)械設(shè)備的潤滑管理、防腐管理等。使用過程中，規(guī)范技能操作順序，加強(qiáng)操作人員的素質(zhì)和技能培訓(xùn)，避免因操作人員在使用設(shè)備時因違反操作程序而導(dǎo)致設(shè)備損壞。對于有腐蝕性的物質(zhì)，注意使用前的防護(hù)以及事后保養(yǎng)。在保養(yǎng)過程中，主要針對機(jī)械設(shè)備存在的問題進(jìn)行修理，比如設(shè)備易損部件的定期排查修理、機(jī)械容器設(shè)備的日常清洗置換、設(shè)備運(yùn)行中介質(zhì)是否泄漏等。設(shè)備潤滑劑管理人員須整理好每臺設(shè)備的技術(shù)資料，根據(jù)技術(shù)資料做好設(shè)備潤滑“五定”，即明確各設(shè)備潤滑部位、規(guī)定用油牌號、標(biāo)準(zhǔn)用量以及換油周期，以便對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的跟蹤管理?；ぴO(shè)備的防腐管理方面，應(yīng)在設(shè)備采購初期考慮其耐腐蝕以及防腐性能要求。選用防腐性能較高的化工設(shè)備，能降低設(shè)備故障的發(fā)生概率。在化工設(shè)備使用過程中應(yīng)重視防腐管理，利用現(xiàn)代先進(jìn)的防腐技術(shù)，可以較大程度增加設(shè)備的防腐性能，降低設(shè)備的腐蝕速率，延長設(shè)備使用壽命。

最后，操作人員須認(rèn)真閱讀機(jī)械設(shè)備的操作說明書，根據(jù)說明書進(jìn)行專業(yè)的養(yǎng)護(hù)操作，避免設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行和超過使用年限，造成生產(chǎn)過程中的財產(chǎn)損傷，注意在細(xì)節(jié)上進(jìn)行把控，并對廢氣物質(zhì)進(jìn)行妥善處理，避免對設(shè)備造成二次損傷。

3 結(jié)語

綜上所述，化工設(shè)備在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕、磨損、設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)生噪音、設(shè)備振動、安裝設(shè)備等問題，對此，可以通過加強(qiáng)化工設(shè)備的監(jiān)管力度和完善監(jiān)管制度，提高設(shè)備安裝質(zhì)量、提升日常設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)化工設(shè)備產(chǎn)能提升。