离心压缩机隔板腐蚀原因探究及解决措施

离心压缩机隔板腐蚀原因探究及解决措施

赵士军

新疆伊宁市伊犁新天煤化工有限责任公司  新疆 伊宁 835000

摘要：针对费托合成工艺生产过程中出现的离心压缩机隔板腐蚀问题，在离心压缩机工作原理和结构组成的基础上，结合费托合成工艺流程，进行了原因分析，发现造成隔板腐蚀的原因有介质组分的影响、介质前期预处理不充分、压缩机超负荷运行等，并针对性地提出了关注工艺介质组分与指标参数、增加前期预处理工序、在隔板表面增加防腐蚀层或硬化涂镀层、减少压缩机超负荷运行情况等改进措施。

关键词：离心压缩机；隔板；腐蚀；费托合成工艺；原因探究；改进措施

引言

离心压缩机结构紧凑，效率高，广泛用于现代流程工业中，在生产中处于核心地位。离心式压缩机是一种叶片式旋转机械，将机械能转化为动能来提升气体压力。尤其在电子气体行业，该类型压缩机的应用更为广泛，其运转的可靠性直接影响到企业的经济效益。离心式压缩机在使用中会出现各种类型故障，最为严重的是压缩机损坏，因发生概率比较低，所以针对每次压缩机损坏的案例都需要找到根本原因。

1心式压缩机构造研究

离心压缩机结构可细分两部分即静子和转子，其中，静子结构有隔板、机壳、级间密封等；转子包括大量旋转零件，如平衡盘、叶轮、主轴等。机械具体构造如下：（1）水平轴向部分型。静子有密封、焊接机壳；转子包含联轴器、推力盘、隔套、轴套、叶轮。（2）垂直径向部分型。静子为隔板、内机壳、端盖、机壳；转子与水平轴向构造相同。（3）整体齿轮增速。静子有型环、扩压器、蜗壳、齿轮箱体；转子包括叶轮、联轴器、低速齿轮轴、低速齿轮、高速齿轮。离心压缩机结构如图1所示。

图1离心压缩机结构图

2金属腐蚀机理

金属材料与周围环境中的气体或液体物质发生氧化还原反应可能造成腐蚀，特别是处在潮湿的环境中、分子运动活跃或表面有钝化膜、保护膜的金属上。在特定的腐蚀介质中、静拉伸应力下、流体高速流动的管道、载有悬浮摩擦颗粒流体的泵或管道处也极易发生腐蚀。金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。

按照金属腐蚀机理，可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀，如化工厂常见的铁与氯气直接反应、铁在高温环境下氧化产生氧化铁、铝制品氧化出现白斑、铜制品表面氧化产生铜绿、银器表面变黑等。电化学腐蚀是不纯的金属（或合金）发生原电池反应，使比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀，如钢铁在潮湿的空气中或被雨水淋湿后生锈、在酸碱盐中的腐蚀，金属在海水、地下土壤中的腐蚀等。在日常生活和工业生产中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，腐蚀速度更快，危害更大。金属腐蚀会产生坑、洞、裂纹、脱层和氢脆等现象，进而破坏设备的结构，降低设备的强度、韧性和可塑性等，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。

3隔板腐蚀的解决方法

3.1及时清理压缩机隔板及叶轮位置结疤

在离心压缩机实际运行过程中(比如输送天然气的压缩机)，由于其运转速度比较快，在隔板位置及叶轮位置很容易有结疤情况产生，这对于压缩机进气量会产生十分重要的影响，同时对于转子平衡也会造成一定破坏，导致天然气的大量浪费，且会在一定程度上影响压缩机使用寿命。所以，对机组吸入口安装了注水设施的压缩机，操作人员及管理人员在压缩机的进气口可不断进行注水，在此基础上通过压缩机自身离心力的作用对结疤进行清洗，然而需要注意的是压缩机在实际运行中有着较快转速，若直接进行注水很容易造成叶轮出现损坏情况。因而在进行注水之前需要对水实行高压雾化，以保证其能够向压缩机中均匀注入。

3.2无损探伤检查

针对不同经热处理的构件均需进行无损探伤检测，检测方法如下：（1）齿轮箱体，若离心压缩机附近设置有气管路，应进行PT检测（渗透检测）；（2）大齿轮与轴齿轮，粗加工后开展UT检测（超声检测）、精加工后执行MT检测（磁粉检测）；（3）隔板，MT/PT检测，若技术协议中有特殊规定，则需按规定执行；（4）焊接机壳，焊接轴承体与中分面法兰，执行UT检测，使用RT检测法检查进出风筒环焊缝，同时，还需应用PT检测法检查弯板与端板，用于水平部分型压缩机；（5）叶轮，粗加工后进行UT检查、精加工后执行MT检测。此外，超速试验、精加工、固溶化热处理、消应力热处理结束后，均需使用PT检测法执行检测工作；（6）推力盘、平衡盘、主轴，粗加工、精加工后分别执行UT检测、MT检测；（7）端盖与筒体，粗加工后UT检测、精加工后MT检测，完成端盖焊接后执行PT检测。

3.3进一步提升检修机组质量

在离心机实际应用过程中，为能够有效避免振动故障的产生，对压缩机进行检修质量的提升也十分重要，压缩机检修不但具有较大工作量，并且空间也比较有限，对于检修精度要求越高检修难度就越大，因而需要检修技术人员具有较高施工经验和技术水平，并且要保持认真负责工作态度。在实际检修工作开展过程中，检修人员可对激光找正仪是否能够进行合理熟练的使用，对机组检修误差进行合理控制，使其处于规定范围内，也是机组检修的关键所在。另外，在离心压缩机中应将必要的检测设施安装到位，从而实现实时监测机组工作状态，将机组实际运行中存在的故障能够及时发现，有效避免出现严重事故。

3.4叶轮失效分析

在ＭＥＴ实验室中对损坏的二级叶轮进行渗透探伤试验，未发现明显的腐蚀或者点蚀迹象，也未发现其它叶片存在裂纹的现象。为了进一步检查晶粒组织的晶间特性，用高倍光学显微镜对横截面前缘金相组织进行分析，发现有黄色物质侵入到叶轮母材表面，叶片根部和叶片内部存在空洞状孔隙。同时横截面端口断口不是晶间的，孔洞也不是具有球光滑边界的晶间。对正常叶片也用高倍显微镜进行观察，其材料为17-4PH马氏体组织，无黄色物质。疲劳裂纹往往在缺陷区域萌生，叶轮表面存在大量点蚀坑，点蚀坑与材料固有缺陷混合，形成缺陷群，缺陷群严重破坏了叶片表面的完整性，产生应力集中。通过光谱对元素进行分析对比，发现断裂位置处材料中均含有块状淡黄色物质金（Au），比正常叶轮材料含金（Au）量明显高很多，造成叶轮叶片强度降低，从而导致了该叶片断裂。

3.5关注工艺介质组分和指标参数，减少酸性、腐蚀性介质成分

注意设备前后压差和隔板两侧工艺介质压差等参数。同时，在设备原始设计、选型时充分考虑介质的理化特性及破坏性，选取等级较高的隔板材料。目前，铸铁或球墨铸铁材料由于其容易制造成隔板所需的复杂形状、强度较高等，被广泛应用于离心压缩机隔板的制作；对于受力很大的段间隔板，可选用锻钢材料。针对本文压缩机隔板的腐蚀情况，将受腐蚀隔板的材质更换为不锈钢，运行两个检修周期后未发现腐蚀。

结语

隔板作为离心压缩机的重要组成部件，直接影响压缩机的运行和设备安全，一旦发生腐蚀，可能会造成油、易燃易爆气体的泄漏，严重时甚至会引发火灾、爆炸等事故，进而影响整个使用装置的安全、平稳、长周期运行。本文通过对离心压缩机实际运行中隔板腐蚀情况的分析，探究造成腐蚀的原因，寻找相应的改进方法和防护措施，可为日后新建项目的设计、施工和实际设备运行故障问题的分析与处理提供指导和参考。

参考文献

[1]机械工程师手册编委会.机械工程师手册[M].3版.北京：机械工业出版社，2007.

[2]匡中华，韩磊，孟继刚，等.离心压缩机段间隔板可靠性设计[J].风机技术，2013（4）：44-48，69.