化工機械承壓設備常見故障及處理措施

劉 博

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253000）

引言

承壓設備是化工機械設備中的重要組成部分，對于機械的正常運行有重要作用。在化工生產環境中，由于高溫、高壓及腐蝕等因素的影響，導致化工機械承壓設備易發生故障，如果檢修不及時還會引發生產事故。因此，需要對化工機械承壓設備常見的故障進行匯總，并采取相關的措施降低承壓設備的故障發生率，確保化工機械承壓設備安全穩定運行。

1 化工機械承壓設備常見故障

1.1 承壓設備腐蝕

由于化工生產環境的特殊性，化工產品生產過程中，需要用到多種化學原料，很容易腐蝕承壓設備。在實際生產中，常見的腐蝕主要是承壓設備局部的腐蝕，比如，點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等。其中，點腐蝕又稱為孔蝕，是最常見的一種腐蝕形態，腐蝕孔一般比較分散，多分布在設備的缺陷處或含雜質處，而且孔徑大都在1 mm 以下，不易被發現，如果處理不及時，蝕孔會逐漸擴大，導致設備穿孔破壞[1]。縫隙腐蝕是在承壓設備的搭接縫內、墊片接觸面以及緊固件縫隙內等部位產生的腐蝕現象。很多化工機械承壓設備材質是鋼、鐵等金屬，設備表層也做了相應的防腐蝕處理，但是在設備的一些連接部位，防腐蝕材料噴涂不均勻，加上設備長期在高溫高濕環境下運行，一些腐蝕性的氣體、液體等容易對設備的縫隙部位造成腐蝕。應力腐蝕是承壓設備在材料應力和腐蝕共同作用下出現的一種腐蝕現象。在實際生產中，通常是設備進行焊接、冷加工等操作后的殘留應力處理不當，加上生產環境中的腐蝕因素，導致設備損壞，一般會使零部件發生脆性斷裂，先是設備表面的蝕孔處產生裂紋，如果處理不及時，會逐漸導致零部件斷裂。

1.2 承壓設備磨損

化工機械承壓設備的磨損主要有黏著磨損、腐蝕磨損和磨料磨損等。黏著磨損是在摩擦副表面發生了金屬黏著，在滑動摩擦中，黏著部位的金屬粒被摩擦下來，導致零部件表面出現磨損的現象，這種磨損主要發生在風機、離心機的主軸及活塞環之間。摩擦部件雖經過拋光處理，但接觸面并不是完全平滑的，在實際運行中，兩個摩擦部件的接觸面不是完全接觸，而是局部接觸，局部接觸產生的局部應力引起部件塑性變形，破壞掉接觸面上的氧化膜，導致部件的金屬面直接接觸，就會出現黏著磨損。腐蝕磨損是比較常見的一種磨損故障，主要分為氧化磨損和腐蝕介質磨損，而這兩種磨損形式通常不是獨立出現的[2]。氧化磨損是設備表面的氧化膜老化時容易被磨掉，氧化膜磨掉后，設備表面還會生成新的氧化膜，再發生磨損，這種磨損速度慢，長期的運行才會對設備造成損壞。但是在化工生產過程中，由于生產環境中的腐蝕物較多，往往氧化磨損過程中伴隨著腐蝕磨損，腐蝕產物在設備的表面附著，腐蝕物被磨去后，又有新的腐蝕物再附著在設備上，如此反復進行，會加劇設備的磨損速度。磨料磨損在實際生產中也比較常見，是承壓設備表面與硬顆粒（通常為金屬粒）產生摩擦后出現的磨損。這種磨損屬于物理損傷，磨料的硬度、形狀等會導致設備出現不同程度的磨損，設備的載荷及運動速率等也會影響設備的磨損程度。結合工作實際綜合來看，承壓設備的磨損通常都是多種原因造成的，往往是機械磨損伴隨著腐蝕磨損，導致設備發生故障。

1.3 異常振動和噪聲

承壓設備在正常運行過程中，振動是不能避免的，正常的振動不影響設備的運行，但如果零部件磨損、腐蝕、壓力沖擊等造成的異常振動就會影響設備的正常運行，而且振動往往伴隨著噪聲出現，長期運行會導致設備的零部件損壞。異常振動是承壓設備運行中常見的故障之一，處理不及時會導致設備的零部件受到擠壓而變形，零部件之間的配合間隙增大，影響設備的安全性[3]。產生噪聲的原因一是設備長期運行維護不當或設備老化導致的，二是設備正常運轉，由于零部件間的非正常磨損導致的噪聲。異常振動和噪聲都是設備故障的一種預警，在設備正常運行中，突發的異常振動和噪聲都表明設備運行異常，需及時停機檢查，查找故障點，及時排除。

1.4 機械密封泄露

機械密封是化工機械承壓設備中的端面密封，是一種防止液體泄漏的裝置，主要是一些密封圈、彈簧、推環等。導致機械密封泄露的主要原因是：安裝不當、運行溫度過高、長期磨損或腐蝕等。安裝不當主要是工作人員安裝機封時對機械密封的壓縮量過大，導致摩擦副磨損，或者是動環的密封圈過緊、靜環的密封圈過松等都有可能引發密封泄露。在設備運行過程中，設備部件之間干摩擦或者冷卻系統故障等都會導致零部件局部溫度過高，導致密封副變形。磨損會破壞密封副的正常配合間隙，設備的端面出現磨損后，密封件就會出現軸向位移，配合間隙就會發生變化，出現泄漏[4]。化工機械設備的密封件多是用耐腐蝕材料制作成的，但由于設備運行中的溫度、壓力等經常變化，加上生產環境中的腐蝕物質影響，密封件的被腐蝕率會提高，尤其是在高溫環境下，密封件更容易被腐蝕。此外，輔助密封圈失效也是機械密封泄露的一個主要原因，多數的輔助密封圈是橡膠材料，運行過程中易出現老化、變形、扭曲等現象，導致機械密封泄露。

1.5 超負荷運轉

超負荷運轉導致的承壓設備故障是在化工生產中占比很高的一類故障。很多企業為了提高企業效益，常常讓設備超負荷運行，不注重日常檢修。承壓設備的荷載能力是一定的，在其荷載能力范圍內，設備可以正常運行，如果長期的超負荷運行就會導致設備出現故障。承壓設備在正常運行負荷內的彈性變化量是有限的，如果外力作用導致設備的彈性變化量長期大幅度的發生變化，就使得設備處于超負荷運轉狀態下，損壞承壓設備[5]。

2 減少化工機械承壓設備故障的措施

2.1 加強日常檢修

注重承壓設備的日常檢修工作，可以延長設備運行周期，大大降低設備故障發生率，做到防患于未然。按照承壓設備的使用說明書對設備進行檢修，日常的檢修重點主要是對一些易磨損、易腐蝕的部位進行檢查，查看零部件是否有非正常磨損現象；零部件之間的配合間隙是不是在正常范圍內；設備表面及部件連接部位是否存在點蝕情況；是否存在介質泄露情況等。加強對易損壞、易腐蝕部件的檢修，及時處理小的故障點，降低故障發生率。定期在承壓設備表面涂抹防腐材料，尤其是要對設備的部件連接處、凹槽處等易存留腐蝕物質的部位進行重點防腐處理，防腐材料的噴涂要均勻，更好的提高設備的抗腐蝕性能。在一些易殘留腐蝕物的設備中，選擇合適的位置開排水孔，排除設備內的殘留腐蝕物[6]。定期更換易磨損的零部件，由于化工生產環境的復雜，零部件的更換周期可以適當縮短，盡量減少設備運行期間的故障發生率。定期潤滑需要潤滑的部位，潤滑油的油牌號以及用量等要符合使用要求。

2.2 加強設備管理

根據實際的生產需要，制定一套完善的化工機械承壓設備維護管理制度，通過制度的落實提高承壓設備的安全管理水平。結合生產工藝要求及設備的運行參數，制定科學的管理制度，督促相關人員嚴格按照制度進行維護檢修工作。要求工作人員平時做好維護檢修記錄，每次停機維護后，對于更換的零部件名稱及數量、打磨的零部件部位、潤滑部位及潤滑油使用量等作詳細記錄。設備運行過程中的故障排除后，要詳細記錄故障發生的部位、發生故障的原因、采用何種措施排除故障、后期檢修中需要加強哪些部位的維護減少此類故障等。通過設備檢修記錄，可以掌握設備易發生故障的部位及原因，便于日常的檢修和維護。定期對相關工作人員進行技術培訓，確保設備操作人員安全意識強，操作技能滿足實際工作要求。將檢修維護職責落實到個人，并加強對設備操作人員的考核，督促設備操作人員嚴格按照制度規定進行日常的檢修維護工作。設備發生故障的原因如果是因為平時維護不當造成的，要追究相關工作人員的責任，督促相關工作人員嚴格落實設備的檢修維護規定。

2.3 做好故障診斷

在承壓設備的運行過程中，一旦出現異常噪聲、介質泄露或振動等情況，要及時的進行故障診斷。先從故障的易發部位入手認真檢查，判斷出故障的大致部位，再進行逐一的排查。如果出現由于零部件安裝不當或磨損導致的摩擦異響或振動時，要及時更換被磨損的零部件，一些不易更換的大的零部件的磨損部位要進行精細打磨。如果有機械密封泄露情況，要查看是不是零部件間是否有異常摩擦、是否有被腐蝕的情況、是否存在輔助密封圈失效、冷卻系統工作異常等情況。要先排查常發生故障的部位，比如，零部件異常摩擦、腐蝕、輔助密封圈老化是比較常發生的故障，先檢查易發生這些故障的部位，排查易發生故障的部位后再查看冷卻系統運行情況是否正常，這樣會節省診斷時間，便于檢修人員在較短的時間內排除故障。

3 結語

在化工機械承壓設備的運行中，故障不能完全消除，但是通過日常科學的檢修維護，可以大大降低設備運行時的故障發生率。要落實好安全管理，通過嚴格的制度來加強對承壓設備的維護管理，延長設備的安全運行周期。當故障發生時，要先檢查易發生故障的部位，逐一排查故障點，縮短故障排除時間，盡快讓設備安全運行。