中国石化集团南京化学工业有限公司 江苏省南京市 210048
摘要：本文介绍煤化工部合成氨两台气化炉工况发生变化，介质中有腐蚀性成分存在，导致球体、阀座密封面存在腐蚀严重现象，造成阀门使用一个周期内漏，通过对两台炉3台PERRIN 18"锁渣阀阀座结构改造，6台锁渣阀球体和阀座密封面新材料HVOF超音速喷涂，提升了锁渣阀耐腐蚀能力。通过实践运行，锁渣阀使用周期延长到2个周期，为生产长期稳定进行提供了保证。
关键词：气化炉；锁渣阀；密封；HVOF
1 概述
煤化工部合成氨有两台气化炉A和B，两台炉子交替运行，每台炉子正常运行周期60天。锁渣系统每台炉子有3台锁渣阀,分别是上锁渣阀KV52108/208，中锁渣阀KV52109/209，下锁渣阀KV52110/210，6台具锁渣阀为开关球阀。
锁斗锁渣阀运行为程序控制，锁斗入口阀KV52108/208打开，锁斗开始集渣，集渣时间45分钟，集渣结束，KV52108/208关闭，锁斗和气化炉隔离；锁斗排渣阀KV52110/210打开，锁斗排渣，排渣时间35S，锁斗排渣阀KV52110/210关闭。
锁渣阀工艺流程特殊，阀门动作频繁，上锁渣和中锁渣阀门工作条件在高压（8.5MPa）、高温（200℃）和低压（0.3MPa）、常温（60℃）交替变化，在任何情况下，锁渣阀门从全关到全开位置或从全开到全关位置的行程时间应小于10秒，阀门的开关次数频繁（每90分钟各开、关一次），上锁渣和中锁渣介质主要为渣固体颗粒，下锁渣介质主要为含渣热水。硬度较高颗粒介质容易导致阀内件磨损而出现内漏和执行机构内件易磨损，影响阀门的开关。
由于锁渣阀位置关键，锁渣阀本身若出现问题，会引起气化炉停车。
2 修理情况
阀门检修周期为一年，所有锁渣阀门软密封件自2011年进口配件改为国产，材质为夹316丝石墨垫，更换的主要内件材质（阀座：F316+NI60,球体：F316+NI62,阀杆：17-4PH+NI60,轴套：F51+NI60），2011年至2017年4月锁渣阀解体后普遍存在各零部件磨损、轻微腐蚀、密封面划伤等常见现象，2017年4月份开始，锁渣阀解体后普遍存在密封面腐蚀严重情况。
3 存在问题
从2018年开始，锁渣阀检修后在线使用一个周期就发现内漏。2018年12月对A炉下线的PERRIN锁渣阀（KV-52108 18"）和MOGAS锁渣阀（KV-52109 18"、KV-52110 16"）进行解体，两个厂家的3台锁渣阀都存在球体、阀座密封面腐严重的现象。
4 腐蚀原因分析
导致球体、阀座密封面腐的原因分析如下：
1）煤化工部气化炉工况发生变化，介质中有腐蚀性成分存在，造成球表面点腐蚀
2）PERRIN 18" 锁渣阀密封带的宽度不够，易产生划痕造成密封失效，进而造成局部冲刷；阀座与球体密封接触面密封比压不够，会引起阀腔内高压力对密封面的汽蚀
3）目前锁渣阀球、座密封面喷涂材质(NI60)对现有工况抗腐蚀能力不够，需要改进材质
5 改进方案
根据阀门腐蚀状况，结合2018年12月4日总部专家锁渣阀腐蚀问题技术服务纪要要求和合肥通用机械研究院对阀门腐蚀照片分析建议，现对PERRIN 18"锁渣阀阀座结构及球体、阀座密封面改进，所有锁渣阀球体、阀座密封面全部改进为超达新研制密封材料，HVOF超音速喷涂。
5.1 阀座结构改进
1）目前18" PERRIN 锁渣阀阀座密封圈采用两边V型槽密封结构，阀座密封圈宽度较窄，V型槽深度较浅，阀座压圈与阀座密封圈接触面较小不易将V型槽撑开。而且该阀使用两个阀座压圈，阀座压圈厚度较薄易变形，该阀在使用过程中易造成阀座卡死，密封效果不理想。改进方案为将阀座密封圈更改为双边内斜30º，单边内斜30°组合，使用一个阀座压圈，不仅加厚了阀座压圈不易变形而且增加阀座压圈与密封圈的接触面，把阀座密封圈完全撑开达到理想密封效果。
2）18" PERRIN 锁渣阀阀座密封面加宽，由原来的6mm加宽到10mm，密封面加宽可以避免划痕造成密封失效，进而造成局部冲刷。增加阀座与球体密封接触面密封比压，避免阀腔高压力对密封面的气蚀，使密封效果更理想。
5.2 球体、阀座密封面喷涂改进
由于煤化工部气化炉工况发生变化，介质中有腐蚀性成分存在，为了提高锁渣阀耐腐蚀能力，锁渣阀球体、阀座密封面材料改进为超达新研制密封材料，HVOF超音速喷涂。该材料在多晶硅上使用效果理想，该新型材料主要化学成分为Cr（铬）60%，Ni（镍）25%，其余为C（碳）、O（氧）、Fe（铁）及其他化学成分。其中铬是主要成分，铬具有很高的耐腐蚀性，在高温高压的状态下氧化也很慢，不溶于水。镍也是喷涂耐磨层与基体材料的粘合剂。HVOF超音速喷涂后的阀球和阀座进行结合力测试，其结合力不小于160MPa。硬度测试阀球喷涂层硬度HRC≥58，阀座硬度HRC≥56。既提高了密封面耐腐蚀性又保证了密封面硬度，可有效防止氯离子造成的点腐蚀。
6 实施及效果
6.1 实施情况
2019年1月利用对A炉修理的机会，对 KV52108（PERRIN）阀座结构改变，KV52108（PERRIN） 和KV52110（MOGASS)球体和阀座密封面新材料HOV超音速喷涂。2019年3月份投用。
2019年3利用对B炉修理的机会，对 KV52208（PERRIN）和KV52209（PERRIN）阀座结构改变，KV52208（PERRIN）、KV52209（PERRIN） 和KV52210（PERRIN）球体和阀座密封面新材料HOV超音速喷涂。2019年5月投用，运行良好。
2019年10月利用对A炉修理的机会，对KV52109（MOGASS)下线修理，球体和阀座密封面新材料HOV超音速喷涂。
6.2 效果
2019年5月对使用1个周期的KV52108下线解体检查，查看阀门内件腐蚀情况，球体和阀座密封面无腐蚀，球面仅有硬颗粒划伤痕迹，球体硬度能达到61.6HRC，达到了提升锁渣阀耐腐蚀能力。
7结束语
利用2台炉子检修的机会，对2台炉子3台18" PERRIN 锁渣阀阀座结构改进 ，6台锁渣阀球体和阀座密封面新材料HVOF超音速喷涂，通过在线实践运行，锁渣阀耐腐蚀能力得到了提高，锁渣阀使用周期延长到2个周期，为生产的长期稳定进行提供了保证。
参考文献
[1]《控制阀检维修作业指导书》 超达阀门集团股份有限公司
[2]《合成氨装置气化岗位操作法》南化公司动力装