催化裂化装置中特阀阀杆表面技术工艺研究.pdf

文章编号 1000 5889 2002 02 0048 02 催化裂化装置中特阀阀杆表面技术工艺研究 胡立志1 王国强2 杨 华3 1 甘肃工业大学 机电工程学院 甘肃 兰州 730050 2 兰州炼油化工机械厂 甘肃 兰州 730060 3 兰州石油化工机械 总厂 甘肃 兰州 730050 摘要 对催化裂化装置中特阀阀杆表面工况条件 进行全面深入的分析 并对其表面处理工艺进行 了设计 结果表明 采用镍基加碳化钨合金粉末对阀杆表面实施氧 乙炔火焰喷焊 可提高阀杆的使 用寿命 1 2 倍 减小了装置不必要的停工抢修所造成的经济损失 关键词 阀杆 表面技术 喷焊 工艺 粉末 催化剂 中图分类号 TG456 9 文献标识码 A Investigation of surfacing technique for valve stem of special valves in catalytic cracking devices HU Li zhi1 WANG Guo qiang2 YANG Hua3 1 College of Mechano Electronic Engineering Gansu Univ of Tech Lanzhou 730050 China 2 Lanzhou Oil Refining and Chemical Machinery Plant Lanzhou 730060 China 3 Lanzhou Petroleum and Chemical Machinery Works Lanzhou 730050 China Abstract The working conditions of the valve stem surface of a special valve in the catalytic cracking devices are analyzed totally and deeply and then the surfacing technique for the valve stem is designed and tested It is shown that the service life of the valve stem can be improved doubly when the valve stem surface is treated with oxyacetylene flame spraying so that the economic loss due to rush repairs of the devices can be eliminated Key words valve stems surfacing technique spraying weld technique powder catalyst 催化裂化装置中的再生阀和待生阀的阀杆表面 均采用渗氮热处理 虽然表面硬度提高不少 HRC60 但是仍具有局限性 往往不能满足高速 重载 高温和腐蚀介质的严重腐蚀等条件下的要求 特别是高温吹扫蒸汽的吹扫 对阀杆表面而言无疑 提出了更高的要求 阀杆的寿命严重制约了产品的 生产和发展 经过生产中的多次探索和实验 采用镍 基合金粉末加碳化钨粉末 运用表面喷焊新工艺替 代表面氮化热处理工艺 对阀杆表面实施喷焊新工 艺 解决了喷焊后表面机加工 提高了阀杆寿命 满 足了生产和装置的要求 收稿日期 2001 10 20 作者简介 胡立志 1964 男 陕西乾县人 高级工程师 1 工况分析 以双动滑阀阀杆为例 此阀安装在催化裂化装 置中的添料涵内 涵内有高温 高速的催化剂颗粒吹 扫阀杆表面 阀杆的表面磨损 腐蚀和冲刷十分严 重 如抚顺公司石油二厂 独山子炼油厂和茂名石化 公司炼油厂 就先后出现过阀杆被冲蚀断裂现象 造 成了经济损失 表 1 列出了炼油催化剂的质量分数 表 1 炼油催化剂成份含量指标 催化剂质量分数 典型质量分数 Al2O3 2835 Na2O 0 350 32 Fe2O3 0 500 30 SO 2 4 2 52 8 各种阀阀杆接触催化剂颗粒情况见表 2 第 28 卷第 2期 2002 年 6 月 甘 肃 工 业 大 学 学 报 Journal of Gansu University of Technology Vol 28 No 2 Jun 2002 表 2 阀杆接触部位催化剂速度和密度 名 称 线速度 v m s 1 密度 kg m 1 再生塞阀上阀杆6625 待生塞阀 1147 9 单动滑阀阀杆 3 4500 600 双动滑阀阀杆 1004 从表 1 和表 2可以看出催化裂化装置中阀杆表 面的工况条件十分恶劣 介质比较复杂 阀杆要克服 Fe2O3 Al2O3 SO2 4等多种因素的腐蚀 同时阀杆还 要克服催化剂颗粒以 100 m s 线速度的冲刷 要使 装置正常运行 提高阀杆的使用寿命是非常重要的 也是本文主要解决的问题 2 喷焊工艺设计 根据工况分析 选择镍基合金粉末加碳化钨粉 末实施氧 乙炔火焰喷焊工艺 实验件零件图如图 1 所示 零件基材为 OCr14Ni14W2Mo 与实际零件材料 相同 要提高其表面喷焊层硬度 耐磨和耐腐蚀等 性能 应该选熔点低于基体金属 合金与基体结合强 度高的镍基自熔性合金粉末 同时要求在粉末中加 入硼 硅元素 使得能自行脱氧还原造渣 形成牢固 的焊层 硼的作用是弥散强化 硼除极少数溶于镍的 奥氏体中外 大部分以 Ni3B 等金属间化合物的形式 弥散分布于合金中 再加入适量的铬 Cr 则生成 Cr2B CrB 等硬质颗粒 或有时生成碳硼化合物 碳 铬化合物硬质颗粒 这些硬质第二相分布于合金中 合金的强度及硬度得以增加 硅 Si 的作用是固溶 强化 常温下 镍基自熔性合金中 硅在镍中溶解度 可达 6 为了提高喷焊层的红硬性 耐高温 耐冲 刷性能 在镍基合金粉末中再加入 15 的碳化钨粉 末 这样的粉末其特点是硬度高 耐大气 海水 水蒸 气 碱 硫酸 盐酸等介质的腐蚀 而且红硬性好 650 高温下硬度仍能达 HRC50 以上 抗氧化性能达 850 故只要采取合理科学的工艺措施 即可达到 满意的结果 图 1 实验件零件图 2 1 喷焊工件的预处理 首先对工件进行固熔处理 待工件充分冷却后 再在车床上车外圆 使得喷焊部位直径尺寸小于公 称直径 1 mm 其余部分留 3 mm 余量 棱角倒圆 并 清除油污 2 2 喷焊工艺 1 预热 将预处理后阀杆夹在车床上 用手提 砂轮机打磨待喷表面 应以看不见加工痕迹为宜 用 中性焰预热至200 预喷粉厚0 1 0 2 mm 保护 表面不被氧化 然后再不间断预热至 500 2 喷粉 喷距 150 mm 中性焰 用喷熔两用枪 喷粉 在喷粉过程中必须维持预热温度 粉层厚度 1 8 mm 考虑基材的热膨胀系数比较大 高温变形 严重以及加工余量 喷粉要稍厚 3 重熔 用三把重熔枪从端部开始重熔 出现 明显的 镜面反光 后重熔火焰方能缓慢移动 直至 重熔完毕 中间尽可能不停歇 火焰采用中性焰或微 碳火焰 枪距 20 30 mm 4 保温 喷焊后机床不能停转 保持转速 150 r min 用重熔枪烘烤 30 min 以上 待工件冷却到常 温 卸下工件并垂直吊挂 2 3 喷焊后的表面加工 喷焊合金粉末具有自熔性 喷焊后涂层与基体 产生冶金结合 能承受较大的加工应力 通常喷焊层 含有弥散的硬质相 与不锈钢 高强钢及高温合金钢 有相似之处 表面硬度 HRC 60 可以采用 CBN 立 方氮化硼 刀片在普通车床上加工喷焊层 1 车削 速度高 表面粗糙度达到 0 8 1 6 m 相当于磨削 加工的效果 实现了以车代磨 1 另外也可以采用绿色碳化硅砂轮磨削 砂轮粒 度 46 60 目 硬度选用中软或软 磨削速度 20 25 m s 轴向进给量 0 5 1 0 m min 径向进给量 0 005 0 015 mm r 工件速度 10 20 m min 2 只要以上参数选择合理效果会很好 3 生产应用情况 运用表面喷焊新工艺替代表面氮化热处理工 艺 解决了表面加工技术 工效提高 2 倍以上 提高 阀杆使用寿命 1 2 倍 经济效