加氢阀门研发应用情况课件.ppt
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1、加氢装置用高压阀门软件包,加氢装置用高压阀门软件包,从1992年开始,苏阀致力于加氢装置用高压阀门的研究和产品开发。苏阀对茂石化一台日本进口的加氢阀门进行了大量试验,取得了丰富的一手资料。试验项目包括:阀体母材理化性能分析密封面堆焊层分析断面宏观金相分析晶粒度分析硬度试验等,国内第一家开展加氢阀门研制的企业 十余年潜心研究,积累了丰富经验,加氢装置阀门 技术准备,从1992年开始,苏阀致力于加氢装置用高压阀门的研究和产品开,该标准对加氢阀门的材料选择,材料的化学成分及机械性能控制,铸造、锻造、焊接及热处理工艺、无损检测、装配和试验等方面进行了明确规定。已成为国内设计和采购加氢阀门的一部具有权威
2、的指导性规范,得到了众多阀门制造企业和设计院的认可。,2000年苏阀与洛阳院共同制定了加氢阀门行业规范 ,该标准的出台,从理论和实践上加快了加氢阀门国产化步伐。,加氢装置阀门 技术准备,该标准对加氢阀门的材料选择,材料的化学成分及机械性能控制,铸,加氢装置阀门工况分析:,1.高温高压;介质温度高:最高550介质压力高:最高42MPa2.易燃易爆(氢气或油气氢气硫化氢)3.临氢(并伴随硫化氢),介质腐蚀性强常温下:H+引起的金属材料变性(恶化)H2S的应力腐蚀(SSC)高温下:H+对金属内外部脱碳和H2S的快速均匀腐蚀氯离子与H2共同作用加速应力腐蚀开裂,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门工况
3、分析:1.高温高压;加氢装置阀门,加氢装置阀门设计标准:,1. 加氢阀门的设计制造应符合API 600、BS 1868、BS 1873、ASME B16.34、NACE MR0175及规定。2. 阀门的结构长度应符合ASME B16.10规定。3. 法兰连接的阀门其端部尺寸应符合ASME B16.5规定; 对焊端连接的阀门其端部尺寸应符合ASME B16.25规定; 承插焊连接的阀门其端部尺寸应符合ASME B16.11规定。4. 阀门的检查和试验应符合API 598规定。试验时间为规定时间的两倍,并全数(100%)用液体作高压密封试验,用0.6MPa作气压密封试验。,加氢装置阀门 研发概况,
4、加氢装置阀门设计标准:1. 加氢阀门的设计制造应符合API,加氢装置阀门的主要参数:,阀门类型:闸阀、截止阀、止回阀公称通径:1/2” 24” 1/2” 8”阀门主体材料为锻件; 8” 24”阀门主体材料为铸件。公称压力:900lb2500lb主体材质:A105/WCB、F321/CF8C、F11/WC6、F22/WC9、F304L/CF3等适用介质: 氢气、硫化氢及油品的混合物,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门的主要参数:阀门类型:闸阀、截止阀、止回阀加氢装,加氢装置阀门的主要参数:,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门的主要参数:加氢装置阀门,1/2” 1-1/2”锻钢闸阀,加氢装置阀
5、门 产品结构图,1/2” 1-1/2”锻钢闸阀加氢装置阀门,2” 8”锻钢闸阀,加氢装置阀门 产品结构图,2” 8”锻钢闸阀加氢装置阀门 产,10” 20”铸钢闸阀,加氢装置阀门 产品结构图,10” 20”铸钢闸阀加氢装置阀门,1/2” 2”锻钢截止阀,加氢装置阀门 产品结构图,1/2” 2”锻钢Y型截止阀,1/2” 2”锻钢截止阀加氢装置阀门,加氢装置阀门 产品结构图,3” 8”锻钢截止阀,3” 8”锻钢Y型截止阀,加氢装置阀门 产品结构图3” 8”,加氢装置阀门 产品结构图,10” 12”铸钢截止阀,10” 20”铸钢Y型截止阀,加氢装置阀门 产品结构图10” 1,1/2”1-1/2”锻钢
6、止回阀,加氢装置阀门 产品结构图,1/2”1-1/2”锻钢止回阀加氢装置阀门,2”8”锻钢止回阀,加氢装置阀门 产品结构图,2”8”锻钢止回阀加氢装置阀门 产,10”20”铸钢止回阀,加氢装置阀门 产品结构图,10”20”铸钢止回阀加氢装置阀门,加氢装置阀门材料选择的基本原则:,加氢阀门腐蚀严重,是多种腐蚀共同作用的结果,因此必须根据不同的介质环境,如PH值、H2S浓度和温度分别选用抗SSC及HIC性能较好的材料。根据我公司多年来为国内大中型加氢装置阀门配套以及与部分石化设计院共同研究的经验,形成了如下材料选择的基本原则:对温度350的湿H2S介质系统环境,可选用一般碳钢(如 WCB/A105
7、)或合金钢(如WC6/F11、WC9/F22)。对高温(350),特别是高温H2+H2S环境,所选材料的腐蚀速率不宜超过0.25mm/a。此外,还需考虑H+离子对金属材料脱碳的影响。可选用CF8C/F321(F347)等稳定型奥氏体不锈钢或CF3/F304L等超低碳奥氏体不锈钢。,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门材料选择的基本原则: 加氢阀门腐蚀,加氢装置阀门材料配对的基本原则:,主体材料为 WCB/A105阀门的基本材料配对原则: 阀体:ASTM A216 WCB/ASTM A105 填料箱:ASTM A105 阀座:ASTM A105+STL6 阀瓣(闸板):ASTM A216 WCB
8、+STL6 或 ASTM A105+STL6 阀杆:ASTM A182 F6a CL2 密封圈: 柔性石墨圈+304 中法兰螺栓/螺母:ASTM A193 B7M/ASTM A194 2HM 填料:含碳量99.7%;耐温610;摩擦系数0.1;缓蚀剂 耐温700; 不锈钢丝0.1mm,每股内含钢丝数3根,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门材料配对的基本原则:主体材料为 WCB/A105,加氢装置阀门材料配对的基本原则:,主体材料为 WC6/F11阀门的基本材料配对原则: 阀体:ASTM A217 WC6/ASTM A182 F11 CL2 填料箱:ASTM A182 F11 CL2 阀座:A
9、STM A182 F11 CL2+STL6 阀瓣(闸板):ASTM A217 WC6+STL6 或 ASTM A182 F11 CL2+STL6 阀杆:ASTM A182 F6a CL2 密封圈: 柔性石墨圈+ 304 中法兰螺栓/螺母:ASTM A193 B16/ASTM A194 4 填料:含碳量99.7%;耐温610;摩擦系数0.1;缓蚀剂 耐温700; 不锈钢丝0.1mm,每股内含钢丝数3根,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门材料配对的基本原则:主体材料为 WC6/F11阀,加氢装置阀门材料配对的基本原则:,主体材料为 CF8C/F321(F347)阀门的基本材料配对原则: 阀体:A
10、STM A351 CF8C/ASTM A182 F321(F347) 填料箱:ASTM A182 F321(F347) 阀座:ASTM A182 F321(F347)+STL6 阀瓣(闸板):ASTM A351 CF8C+STL6或ASTM A182 F321(F347)+STL6 阀杆:ASTM A182 F321(F347) 密封圈: 柔性石墨圈+ 321(F347) 中法兰螺栓/螺母:ASTM A193 B8/ASTM A194 8 填料:含碳量99.7%;耐温610;摩擦系数0.1;缓蚀剂 耐温700; 不锈钢丝0.1mm,每股内含钢丝数3根,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门材料配
11、对的基本原则:主体材料为 CF8C/F32,加氢装置阀门的结构关键点:,减少应力集中区域,防止应力腐蚀 在结构设计时对拐角区,最大限制的加大过渡区圆角半径,使阀体壁厚从小到大平缓过渡,对所有的与介质接触的承压部件设计时不得出现尖角,全部用圆角过渡。 该做法可以防止由于介质中的H2S浓度、PH值和应力等因素造成阀门应力集中薄弱区域出现硫化物应力腐蚀裂纹(SSC)的情况。,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门的结构关键点:减少应力集中区域,防止应力腐蚀加氢,加氢装置阀门的结构关键点:,密封性能的保证 阀门中腔密封采用柔性石墨复合圈,外部采用包边包角的结构,防止柔性石墨复合圈在高温高压下被挤出。内部
12、采用金属丝网加强的结构,保证柔性石墨复合圈的承压和成形能力。,加氢装置阀门 研发概况,加氢装置阀门的结构关键点:密封性能的保证加氢装置阀门,加氢装置阀门的设计计算:,设计中,我们不仅参考了相关ASME 、API、BS标准对阀门的密封比压、开关力矩计算以及主要零件进行强度分析,还利用核级阀门的研制经验率先引入了核电阀门相应规范中的应力分析法对加氢阀门承压壳体的形状规则、一次和二次应力分布情况进行了仔细分析和计算。,加氢装置阀门 阀门计算分析,加氢装置阀门的设计计算: 设计中,我们不仅参考了相关A,加氢装置阀门的实体造型:,利用从美国引进的I-DEAS等三维分析软件进行了实体造型和装配模拟,以检查
13、零件间有无干涉、间隙是否合理。,加氢装置阀门 阀门计算分析,加氢装置阀门的实体造型: 利用从美国引进的I-DEAS,加氢装置阀门的有限元分析:,对主要零件(如阀体、阀盖)进行三维应力和应变的分析,并将此模拟分析与理论计算进行互相对比论证,提高分析的效率和准确性,寻找薄弱环节,从而改进设计。,模型网格划分,压力边界和载荷,加氢装置阀门 阀门计算分析,加氢装置阀门的有限元分析: 对主要零件(如阀体、阀盖),加氢装置阀门的有限元分析:,应力分布图,应变分布图,对主要零件(如阀体、阀盖)进行三维应力和应变的分析,并将此模拟分析与理论计算进行互相对比论证,提高分析的效率和准确性,寻找薄弱环节,从而改进设
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