化工机械承压设备故障分析及处理措施探究

黄祥颖

(福建省东南电化股份有限公司，福建 福州 350309)

当前，化工行业发展的技术要求越来越高，化工设备的运行安全性和生产能力受到广泛关注。如何有效预防化工承压设备故障，避免发生运行安全问题，是化工设备管理需要重点关注的问题[1]。化工设备稳定运行的影响因素有很多，包括工作环境、操作技术、安装技术、设备质量等。为了保障操作员安全和设备的生产能力，本文针对设备的常见故障，提出相应的改善措施，供相关人员参考。

1 化工机械中承压设备的常见故障

化工机械承压设备故障现象的出现，往往都有一定的明显特征，技术人员在对这些故障缺陷判断前，需要结合设备实际的运行状况，有必要通过一些先进的检测手段对发生的故障进行诊断分析，才能有效的提出处理措施。一般来说，化工机械中承压设备常见故障有以下几种。

1.1 承压设备腐蚀问题

承压设备腐蚀是常见故障之一，包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等。整个设备的金属表面均匀地发生严重腐蚀，这种腐蚀的主要原因是化学设备经常在腐蚀性气体中工作，由于一些化工生产过程中，会出现高温等现象，一些腐蚀性气体蒸发，承压设备经常处于这种环境中，就极容易被有腐蚀性的气体进行腐蚀，而化工设备最主要的组成结构就是金属，金属在腐蚀性气体下，就会被腐蚀氧化，造成金属表面的脱落[2]，以及零件的腐蚀，从而影响化工承压设备的整体运行安全，降低化工设备的寿命，影响化工设备的正常运行。如图1所示的换热器，管板附近的换热管呈环状的严重腐蚀穿孔，腐蚀的理由是，腐蚀成分在介质中引起腐蚀。除了水以外，热交换器的水质还含有各种程度的氯离子和硫化物等腐蚀性成分。另一方面，水质中的钙和镁盐导致的水垢，会在热交换器管束产生局部积垢，不仅降低热交换效率，还会产生管道的腐蚀疲劳。如果在设备的日常运用和维护中对这种腐蚀现象不认真对待，就会扩大机器零件的腐蚀，不得不关机，生产能力受制约的同时，设备的安全运行也无法保障。

图1 换热器腐蚀

1.2 承压设备磨损问题

承压设备的磨损可以用三种类型来概括，分类的依据是根据磨损之后形成的最终成果，将承压设备的磨损类型分成以下三种。

①黏着磨损，指的是滑动摩擦时在摩擦对的接触面上局部发生金属黏着，之后的相对滑动中黏着被破坏，金属粒子从部件表面被下拉，或损伤部件表面的磨损形态。 这种磨损较为常见，主要发生在机械设备的组合部分，如在各类风机、离心机和压缩机的故障中时常发生，主要体现在主轴和活塞表面上，这是由活塞和主轴之间的不断运动摩擦造成的一种磨损类型，如果磨损严重，就会造成承压设备无法运行。

②腐蚀磨损分成两种类型，即氧化磨损和腐蚀介质磨损。大多数金属表面都有非常薄的氧化膜， 氧化膜较脆或氧化速度低于磨损速度时，摩擦时容易磨损，生成新的氧化膜，然后再磨损。在连续生产中，氧化膜磨损期间，材料损耗发生在零件表面，称为氧化磨损，但氧化磨损的速度一般很小。当周围介质中存在着腐蚀物质时，部件的腐蚀速度就会很快。和氧化磨损一样，腐蚀产物在部件表面生成，又在磨损表面磨去，如此反复交替进行而带来比氧化磨损高得多的物质损失，由此称为腐蚀介质磨损。这种化学一机械的复合形式的磨损过程，对一般耐磨材料同样有着很大破坏作用与设备腐蚀有一定的共性，都是由于接触了腐蚀性气体造成的磨损，这种磨损产生在承压设备的内部，与腐蚀性物质直接接触的地方经常发生[3]。

③磨料磨损是一种常见的磨损，指的是物体表面与硬颗粒或硬突起物质(包含有硬金属)产生的摩擦，造成表面材料损失的现象。磨料的磨损属于物理损伤，其磨损程度会受到磨料的物理性质影响，它包括磨料的硬度、形状、磨粒尺寸大小等方面，同时外界载荷大小、运动速率及材料自身的机械性能也会影响磨损程度。在机器运转中，部分异物突然进入机械设备的旋转部位，引起机器磨损，若不及时停机排除，会造成旋转组件磨损报废。

在设备的实际运行操作过程中，承压部件磨损往往是这几种机理同时存在，而不是单一种机理在影响，在一定条件下可以相互影响，相互作用。例如图2所示的卧式列管空预器部件，其管列根部长期受到低温烟气腐蚀，列管表面不断的腐蚀磨损，加上烟气中的含有大量的飞灰颗粒不断冲刷这金属表面，在这两种机理共同影响下，列管壁厚不断磨损减薄，造成磨损穿孔。

图2 空预器磨损

1.3 承压设备超负荷运转问题

承压设备的荷载能力是在一定范围内的，在安全承压范围内，设备的承压能力一定，当设备的负载数超过正常负荷时，就会对承压设备造成一定的伤害，有一些不可逆的变形就会出现在承压设备上，一般来说，承压设备都是有一定的弹性变化量的，当弹性变化量出现大幅度的变化时，就是承压设备过载负荷运行的开始，长时间的超负荷运行，设备就会出现死机。

1.4 承压设备的异常振动和噪声

承压设备在生产过程中受到制造技术的局限，在系统运行中或多或少会承受压力介质的冲击，不可避免的产生振动，这些振动会造成机器和结构的严重变形和生物压力。如果振动超过允许的范围，机械设备会产生大量的动态负荷和噪音，从而影响其工作性能和使用寿命，并在严重情况下导致零件早期失效。与此同时同时，承压设备的异常振动和噪声也是设备故障的预警，机器运转中，正常状态下的声响均匀而微弱。在通常的作业条件下，如果装置杂乱，发出很大的声音，则表示机器异常。因此，必须认真对待异常振动和噪音的故障信号，仔细检查，并对可能的原因作出适当判断和分析。

除上述一些常见故障外，承压设备还会出现一些其他故障，例如，机械设备在运行中，出现噪音，影响工作环境；承压设备的“跑、冒、滴、漏”也经常发生，由于设备与管件的密封性不严密，造成设备在运行中出现泄漏，会增加化工生产的成本，若是泄漏介质毒性巨大，不仅会造成严重的环境污染，还会出现人身伤亡。

2 化工机械承压设备故障处理方法

2.1 改善监督体制，加强监督

相较于其他行业来说，化工业安全生产意识较高，化工业存在很多有毒、有害物质，有的甚至是无色无味，便能造成接触人的生命受到损害。完善监督体制，加强监督，是确保生命安全，促进化工业可持续、安全发展的措施之一。承压设备由于行业的特殊性，需要不断加强监管，避免生产过程出现事故。政府要加强市场准入制度的完善和监督，禁止不合格的化工机械产品进入市场，拉低市场中机械设备零件的整体质量，对于违规生产和销售不合格产品的企业要进行制止并惩罚[4]。企业要不断完善设备零件采购监督管理制度，将采购行为纳入企业考核体系，杜绝购买人员在采购过程中为谋私利，以次充好，造成设备整理质量下降，加大承压设备的检测难度。

2.2 提高化工设备零件质量

化工设备在安装过程中使用的一些零件也会影响化工设备的使用质量，这些零件在设计上要求设计精密，使用性能良好。为了保证机械设备的长期使用，在购买零件时必须注意挑选，并保证零件严格按照标准要求生产，企业在选购的过程中，须对零件进行全面考察，避免出现因机械零件问题造成设备大幅度的损伤，零件的防腐性能也一定要保证良好。

零件检测人员开展检测时须依照一定的实验取值来确认零件的强度，而不是依靠自身的工作经验，工作经验是检测项目中不可缺少的一部分，但不是主要的依据，主要依据还是需要经过严格的实验，通过实验数据得出结论，从而保证零件的使用寿命和使用性能，并根据设备在不同环境、不同负荷条件下的运行状态，选择合适的安装零件，大幅度提升零件与设备、工作环境的契合度，避免发生故障。

2.3 加强承压设备日常维护和保养

为了保证承压设备的可持续运行和发展，企业在承压设备日常维护和保养过程中应该做到以下几点：

首先，增加设备维修和保养人力投入。包括引进高科技人才、培养专业的设备保养和维修人才，开展全方位、有效的设备维修业务培训，内容包括维修养护技能、责任心、安全意识等。

其次，制订完整的维修保养制度，包括设备运行操作、机械设备的润滑管理、防腐管理等。使用过程中，规范技能操作顺序，加强操作人员的素质和技能培训，避免因操作人员在使用设备时因违反操作程序而导致设备损坏。对于有腐蚀性的物质，注意使用前的防护以及事后保养。在保养过程中，主要针对机械设备存在的问题进行修理，比如设备易损部件的定期排查修理、机械容器设备的日常清洗置换、设备运行中介质是否泄漏等。设备润滑剂管理人员须整理好每台设备的技术资料，根据技术资料做好设备润滑“五定”，即明确各设备润滑部位、规定用油牌号、标准用量以及换油周期，以便对设备的运行状态进行科学的跟踪管理。化工设备的防腐管理方面，应在设备采购初期考虑其耐腐蚀以及防腐性能要求。选用防腐性能较高的化工设备，能降低设备故障的发生概率。在化工设备使用过程中应重视防腐管理，利用现代先进的防腐技术，可以较大程度增加设备的防腐性能，降低设备的腐蚀速率，延长设备使用寿命。

最后，操作人员须认真阅读机械设备的操作说明书，根据说明书进行专业的养护操作，避免设备超负荷运行和超过使用年限，造成生产过程中的财产损伤，注意在细节上进行把控，并对废气物质进行妥善处理，避免对设备造成二次损伤。

3 结语

综上所述，化工设备在使用过程中经常出现腐蚀、磨损、设备超负荷运转、产生噪音、设备振动、安装设备等问题，对此，可以通过加强化工设备的监管力度和完善监管制度，提高设备安装质量、提升日常设备维护保养质量，促进化工设备产能提升。