Nas unidades de hidrogenação,e Válvulas gaveta orbitais lolocalizados na saída dos compressores alternativos são dispositivos de controle críticos. Falhas nessas válvulas geralmente levam a longos ciclos de aquisição de peças sobressalentes importadas e custos elevados, impactando diretamente a operação estável-de longo prazo da unidade. Para falhas comuns como “bloqueio” e “fratura” nessas válvulas importadas, a reforma doméstica combinada com atualizações de materiais costuma ser a solução mais eficaz. A análise a seguir é baseada em um caso de falha típico, detalhando as causas raízes e estratégias de reparo.
1. Antecedentes e fenômeno da falha
Tomando como exemplo uma válvula gaveta Orbit na saída de um compressor alternativo em uma unidade de hidrogenação, a falha ocorreu durante a fase de carga-da inicialização da unidade. A válvula de segurança na saída do segundo{2}}estágio levantou-se repentinamente, forçando o desligamento. Uma análise das tendências históricas de pressão confirmou um pico de pressão anormal na saída do segundo-estágio. Combinado com a indicação anormal do indicador de posição da haste da válvula antes do incidente, foi determinado preliminarmente que a válvula não abriu, causando sobrepressão no sistema.
Após a desmontagem e inspeção da válvula defeituosa, foram observados danos mecânicos significativos:
A haste da pista esférica exibia rachaduras, bordas esmagadas e arranhões fortes.
A área de contato entre o eixo guia e a pista apresentou deformação.
A superfície interna da bucha-guia apresentava marcas e marcas severas.
O mais crítico é que o pino da haste se rompeu.
A análise espectral e os testes de dureza confirmaram que o material dos componentes danificados atendia às especificações originais do SS410, descartando defeitos de matéria-prima.
2. Análise de causa raiz
A válvula gaveta Orbit opera levantando a haste, usando a interação entre o pino-guia na tampa e o trilho na haste para obter o movimento de "elevação-e-giro" da esfera. Com base nos resultados da desmontagem e nas condições operacionais, a falha foi atribuída a três fatores principais: problemas de montagem mecânica, corrosão média e fragilização por hidrogênio.
Montagem Mecânica e Desgaste
O exame das marcas de deformação na trilha da haste do came revelou que o pino-guia não deslizou suavemente dentro da ranhura helicoidal, travando principalmente nas seções curvas. Este emperramento restringiu a rotação normal, levando ao desgaste e à deformação da pista sob ciclos frequentes. Além disso, fragmentos do pino de retenção fraturado ficaram alojados entre a haste do came e a bucha, aumentando significativamente o torque operacional. Sob a superposição de múltiplas tensões mecânicas, a haste fraturou no ponto de maior concentração de tensão.
Corrosão de íon cloreto
A válvula opera a 13,0 MPa com um meio contendo hidrocarbonetos e vestígios de cloretos. A análise das impurezas do lodo da saída do compressor mostrou um teor de íons cloreto de até 3,10%. Embora o aço inoxidável martensítico SS410 tenha alguma resistência a cloretos, altas concentrações podem destruir o filme de passivação, promovendo corrosão por pites e frestas. A corrosão-de longo prazo reduziu a seção transversal-eficaz e a resistência dos componentes.
Fragilização por Hidrogênio e Fratura de Pinos
Em um ambiente de alta pressão parcial de hidrogênio, os átomos de hidrogênio se difundem no aço e se acumulam, causando fragilização por hidrogênio, caracterizada por ductilidade e tenacidade reduzidas. Embora o material do pino da haste (SUH660) tenha boa resistência à corrosão sob tensão, a combinação da fragilização por hidrogênio e o alto torque causado pelo emperramento mecânico tornou o pino altamente suscetível à fratura frágil quando o torque de operação manual excedeu o limite crítico.
3. Esquema de renovação e atualização de materiais
Abordando as causas profundas, a estratégia de remodelação concentrou-se na "restauração dimensional, reforço localizado e otimização estrutural", com ênfase específica nas atualizações de materiais para partes vulneráveis.
Revestimento a laser para componentes principais
Para aumentar a resistência ao desgaste e evitar deformações, foi introduzida a tecnologia de revestimento a laser.
Haste de pista de bola:A área da pista helicoidal foi revestida com liga Stellite 12 em uma base SS410. Stellite 12 oferece alta dureza (HRC 45-50) e excelente resistência ao desgaste, resistindo efetivamente à deformação da pista.
Pino guia:O pino foi revestido com liga Stellite 6 em uma base SS410. Stellite 6 oferece melhor tenacidade e resistência ao choque térmico, tornando-o ideal para pares de fricção.
Simultaneamente, a bucha-guia e o pino de retenção foram re-usinados para garantir um ajuste preciso.
Modificação Doméstica do Sistema de Vedação
A junta original do capô era uma peça importada-feita sob medida, ultra{1}}fina e com um longo prazo de entrega. Depois de calcular as margens de resistência, a superfície de vedação da tampa foi usinada para criar uma ranhura padrão para uma junta composta de dente ondulado de grafite. Essa modificação resolveu o problema de vedação e alcançou auto-suficiência em peças de reposição. Além disso, a seção de gaxeta foi substituída por gaxeta flexível nacional de grafite equivalente à GP-6 importada.
4. Resultados Operacionais e Conclusão
Após a reforma, a válvula passou no teste de pressão e foi reinstalada. A prática de campo indicou que a válvula gaveta Orbit melhorada operava suavemente com excelente desempenho de vedação. Até o momento, a válvula está em operação estável há três anos, sem falhas recorrentes.
Este caso demonstra que, para válvulas de gaveta Orbit importadas que enfrentam condições operacionais semelhantes, reformas domésticas e atualizações de materiais usando tecnologias de engenharia de superfície, como revestimento a laser, podem não apenas resolver os desafios de aquisição de peças sobressalentes, mas também prolongar significativamente a vida útil da válvula em ambientes agressivos que contêm hidrogênio e{0}cloreto. Esta solução possui alto valor promocional para manutenção de válvulas em unidades similares.
