往复式天然气压缩机进气缓冲罐接管开裂原因分析

南 斌 杜立剑 曹晓伟

中国石油长庆油田分公司 技术监测中心 （陕西 西安 710021）

往复式天然气压缩机进气缓冲罐接管开裂原因分析

南 斌 杜立剑 曹晓伟

中国石油长庆油田分公司 技术监测中心 （陕西 西安 710021）

通过对天然气压缩机进气缓冲罐接管开裂进行定性和定量分析，表明开裂的主要原因为管道气柱共振、管内激应力、管道机械共振、接管角焊缝和热影响区硬度过高所至。

压缩机缓冲罐 共振 开裂

在2011年的定期检验中，在对长庆油田采气四厂36-6集气站1#压缩机组一级进气缓冲罐接管部位进行表面无损检测时发现其环向分布数条径向裂纹，最长约150mm，深度为3mm。通过定性定量分析得出接管开裂的原因，并结合实际，指出了一些使用和以后的定期检验中应注意的问题，对杜绝此类问题再发生，保证压缩机组安全运行有一定的实际意义。

1 检验检测

1.1 宏观检查及壁厚测定

对该缓冲罐壳体及接管进行检查，未发现任何异常，防腐层良好，无明显外观缺陷。对接管进行宏观检查，也未发现异常。超声波壁厚测定也未发现异常，无明显腐蚀减薄，剩余壁厚满足强度要求。

1.2 表面无损检测

对接管及其角焊缝进行打磨，使其露出金属光泽后进行表面无损检测，发现沿接管径向存在若干条裂纹，长度最长约为150mm，且沿周向一周都有分布。开裂起始于下角焊缝热影响区，止于上部角焊缝热影响区 。

1.3 硬度检测

对该接管、接管角焊缝热影响区及周围壳体进行硬度检测，发现接管热影响区部位硬度远远高于其他部位，超过设计要求，测定部位及测定值见表1。

表1 硬度测定部位及硬度值

1.4 化学成份分析

对接管取样进行化学成份分析，结果见表2，符合JB 4726-2000《压力容器用碳素钢及低合金钢锻件》的要求。

2 裂纹形成原因分析

2.1 管道气柱共振、管内激应力、管道机械共振的影响

压缩机的激发频率、气柱的固有频率、撬上辅助系统的固有频率三者相近，管道和气柱均处于共振状态，导致管路发生强烈震动，接管处因疲劳受力过大而产生破坏。

2.1.1 气柱共振

压缩机工作时系统内的气柱受到压缩机规律性的激发，产生受迫震动，形成压力脉动。气柱的压力脉动激发频率接近其固有频率时形成共振，而产生破坏。

表2 接管化学成份分析表

2.1.2 管内激应力

活塞式压缩机吸排气为间歇性且排气量大，气流的压力和速度呈周期性变化，气流脉动大。在压缩机的变径及弯头部位，产生的激应力较大，破坏较强。

2.1.3 机械共振

压缩机系统内的管道、附件、容器、支架等在受到激发后会产生机械振动。激应力的频率与系统的固有频率相近时，发生机械共振，从而造成破坏。

2.2接管角焊缝及热影响区硬度过高

该缓冲罐为现场施焊安装，采用局部热处理工艺。热处理效果不好，仍有较大的焊接残余应力存在，导致接管角焊缝及热影响区硬度过高，使得该区域强度增强，弹塑性下降，在较高应力和外力作用下，易形成裂纹等缺陷。

3 处理结果及建议

使用单位和制造厂家协商后，厂家对该容器进行更换，局部热处理效果良好，硬度测试未发现异常。后续工作有：

（1）对其余天然气压缩机组同类型容器接管角焊缝进行了专项检查，未发现类似问题。

（2）使用过程中应加强对接管部位的监测，防止开裂等问题的发生，有必要时应进行振动测试与分析。

（3）以后的定期检验中应以角焊缝根部表面无损检测为主，必要时应使用其他无损检测方法。

[1]熊慧英.活塞式压缩机的管道振动原因及防振措施[J].通用机械，2006(9).

[2]王建刚，李志刚.往复式压缩机气流脉动与管路振动问题分析与解决[J].化工机械，2009,36(4).

[3]JB/T 4730-2005承压设备无损检测[S].

[4]王柏辉，吴建.往复式压缩机的维护与故障分析[J].甘肃科技，24 (22).

[5]张勇.高速大功率往复压缩机缓冲罐结构设计研究[J].压缩机技术，2010(4).

Through the qualitative and quantitative analyses of the cracks about the nozzle of inlet buffer tank of reciprocating gas compressor,it is revealed that nozzle cracks are mainly caused by the following factors like the resonance of pipe air column,the intraductal stress,the mechanical resonance of pipeline,the fillet weld of nozzle and too high hardness of heat affected zone.

buffer tank of compressor;resonance;crack

2012-03-18▎

南斌（1983-），助理工程师,主要从事特种设备检验工作。