SV126安全阀弹簧断裂失效分析

动设备石油化工设备技术，２００８，２９（２）?２０?

Ｐｅｔｒｏ－ＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳＶｌ２６安全阀弹簧断裂失效分析

何邦宏，龚志民，高海英

（中国石油化工股份有限公司催化剂分公司，北京１０００１１）

摘要：某装置汽提塔再沸器ＳＶｌ２６安全网弹簧在着火事故中发生断裂。通过对断裂弹簧的外现检查，断口形貌电镜扫描、金相组织分析、断裂弹簧的硬度测试及弹簧强度计算，分析了弹簧断裂失效的原因。

关键词：安全阀｝弹簧；断裂，热应力

中图分类号：ＴＥ９７４＋．３文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００８）０２一００２０一０６

在某装置发生着火事故中，汽提塔再沸器

ＳＶｌ２６安全阀弹簧断裂失效，排放了大量的物

料，损失较大。

ＳＶｌ２６安全阀技术参数和工作环境：安全阀

型号为ＨＳＵ一１５（不封闭弹簧敞开式）；制造单位

为美国ＣｒｏｓｂｙＶａｌｖｅ＆ＧａｇｅＣｏ．；投用日期为

１９７６年；整定压力为０．２７ＭＰａ；工作温度为１１３

℃；弹簧丝直径为１６ｍｍ！弹簧外径为１１２ｒａｍ！

弹簧圈数为９．５圈（包括两端面磨平部分约占２／３圈）；弹簧材质不详。ＳＶｌ２６安全阀安装在汽提塔再沸器顶部，立式安装，工作介质为工艺水。汽提塔再沸器为管壳式换热容器，壳程介质为低压蒸汽，设计压力为０．５ＭＰａ，管程介质为工艺水，设计压力为０．２６ＭＰａ，现场立式安装。

１安全阀弹簧断裂形态及成分分析

１．１安全阀弹簧宏观检查

ＳＶｌ２６安全阀弹簧断裂成９段，共有８个断口。按断裂件断口形状拼接复原后的弹簧形貌如图ｌ所示，拼接后弹簧最高点高度约为１５５ｒｌｌｍ，最低点高度约为１４２ｍｍ。

由图１可见，断裂弹簧大部分区域的间距都很小，有些部位的间距已接近于零。对同种规格型号工作正常的安全阀进行实测，测得弹簧在自由状态下的高度为２５２ｍｍ，正常整定压力０．２７ＭＰａ及安全阀设计开启高度下，弹簧被压缩的高度要高于断裂弹簧拼接后的高度。根据图１所示的断裂弹簧拼接照片，说明在卸除载荷的情况下，弹簧处于“压并”状态，已经发生了永久变形。

图１ＳＶｌ２６安全阀弹簧断裂拼装后的形貌

（两图同轴旋转１８０。）

对各断裂弹簧表面进行检查，发现其表面分布有大量的网状裂纹，裂纹分布纵横交错，形态如图２所示。根据弹簧的受力状态分析，在正常的单一工作载荷作用下，不可能产生这些纵横交错的网状分布裂纹，这些网状裂纹的形态与热应力产生的裂纹形态相似。

１．２安全阀弹簧材料的化学成分

ＳＶｌ２６安全阀投入使用多年，已无法查证弹簧材料的具体牌号及化学成分组成。为确定其牌号及化学成分，进行了取样分析，其结果见表１。从取样的化学成分分析，ＳＶｌ２６安全阀弹簧材料中不含Ｖ，与美国的ＡＩＳＩ５１５５材料最接近，因此确定安全阀的弹簧材料为ＡＩＳＩ５１５５，对应于国内的弹簧钢牌号为５５ＣｒＭｎＡ。

收稿日期：２００７－１０－３０．

作者筒介：何邦宏（１９６９一）男，北京市人．１９９２年毕业于石油大学（华东）机械系化工机械专业．现在中国石油化工股

份有限公司催化剂分公司从事设置技术管理工作，工程师．

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