煤气柜常见失效分析

1、煤气柜常见失效分析 引言（1） 煤气柜是储存气体的设备，主要有于城市煤气的气源产气量与供气量的调节。低压温式煤气柜是在水槽内置放钟罩，钟罩随煤气的充入或放出而升降，同时利用水槽内的水隔绝钟罩内储存的煤气进入大气或钟罩外的空进入罩内。湿式煤气柜按构造可分为外导架直升式、螺旋导轨式、无外导架等三种形式。螺旋导轨式的钟罩及塔节上设有与水平成45°的斜轨，在水槽平台和塔节的封挂圈上设有导轮，钟罩及塔节以斜轨为导向，上升或下降时作螺旋转动，螺旋导轨式构造简单，对柜体制造和安装上的容许偏差要求较干式要低，施工较容易，运行中需用的机电设备较少，在工业生产和民用中得到广泛应用。但湿式柜体结构由于经常

2、浸入水内容易腐蚀，由于没有刚度较大的外导架等，它的抗侧向能力比较差、导轮易脱轨、塔壁易变形开裂等等，这些都影响到煤气柜的正常运行，严重时，将导致煤气柜失稳破坏。因此，进行煤气柜失效分析和安全评价，并提出解决方法，是很有必要的。 轮卡脱轨及轮轨磨损分析（2） 煤气柜导轨垫板及导轨本身按45°螺旋线安装在湿式煤气柜的塔体上，导轮则安装在与该塔节紧接的下一塔的上挂圈上，在塔节上升、下降时，导轮位置不动，导轨在两个导轮间穿行，升降运行轨由导轨和导轮配合共同制约，在较理想的运行状况下，塔体上升时，上轮受力并转动，下降时，则下轮受力并转动，以减少导轨磨损。导轮与导轨匹配位置与职向的调整是在静态状

3、态下进行的，而煤气柜在长年运行中，要受到风力、雨、雪、腐蚀性气体等自然环境条件以及升降速度、频度、设备维护等因素影响，使塔体产生变形和倾斜，并且塔体在制造中有尺寸误差（塔体在高度方向及圆周方向上的尺寸误差、两导轨的平行度、导轮与导轨的间距、导轮安装位置及方向），这些因素的相互作用都影响塔体在升降过程中导轮与导轨的相互配合，严重时，就会变流动磨损为滑动磨损，造成导轮导轨磨损严重，甚至导轮卡轨。 一般说来，上下导轮是联为一体的，即上下轮轨间距之和应大体为一定值。但在实际检测中，会发现许多卡轨部位上下轮轨间距之和有较大的变化，除去测量误差外，导轨存在变形是肯定的。而导轨是与塔壁连为一体的，因此，柜体

4、变形是造成导轮卡轨、轮轨磨损的原因之一。 导轮磨损严得，轮轨间距过大将影响柜体正常运行，而一旦导轮卡轨、脱轨，则使柜体在升降过程中阻力增大，有可能加剧塔体倾斜，同时在壁板中产生应力集中，使壁板变形、开裂、泄漏。因此，需对这些导轮导轨进行相应调整或更换。 变形及裂纹成因分析（3） 煤气柜壁板厚度一般为3mm，受各方面条件的限制，主要靠导轨支承，其刚度有限，经常升降的塔节由于频繁受到水封的冲击，极易产生波浪变形，凸凹变形严重部位在升降过程常发出变形响声。柜壁变形也影响到导轮导轨的正常运行。 根据多年实际检测，发现裂纹及泄漏较多出现在以下部位；升降频繁的塔节，壁板波浪变形及凹凸变开拐点处，塔顶盖板的

5、棱角变形处，导轨垫板与菱形壁板搭接焊缝处。 塔节在升降过程中，导轮作用在导轨上的力，会对导轨垫板与菱形壁板搭接焊缝处产生附加的弯曲应力和剪切应力，并且壁板在露出或沉入水槽时，都会伴随着局部凹凸变化，且有响声，这些变化都将力传给导轨两侧和上挂圈、下杯圈搭接焊缝处，使这些部位产生应力集中，导致壁板变形、开裂、泄漏；而一旦导轮卡轨，则加剧这种破坏。 经常升降，且使用年限长的区域，受到的疲劳破坏最严重，当然，发现的裂缝和泄漏部位也最多。因此，塔节升降频繁、运行不畅、导轮卡轨、变形、壁板腐蚀等是造成煤气柜壁泄漏的原因。 塔顶盖板在下料和组装过程中有尺寸误差，这样就在部分搭接纵缝存在强力组装，形成菱形变形

6、，菱形变形严重部位极易积水。由于同时存在腐蚀介质和组装应力，所以在这些塔顶变形存在着应力腐蚀。这样就不难理解在塔顶变形处发现了较多裂纹。 根据上述分析可以得出，控制安装中壁板的尺寸误差及导轮卡轨的配合误差是减少变形及裂纹的有效方法之一；实际使用中，防止塔节的倾斜及尽量减少塔节的升降次数，也是减少变形及裂纹的有效方法。 腐蚀分析（4） 湿式煤气柜体腐蚀的主要原因是钢材的氧化，另名还有电解作方面的原因，其中包括大气腐蚀、储存气体的腐蚀、水的腐蚀、水槽下面土壤的腐蚀及焊接引起的腐蚀等。 1.大气腐蚀 在柜体钢材表面的油漆防护层有剥落的地方，一经与大气中所含的水蒸气以及其它活性气体接触，极易发生氧化腐

7、蚀。另外，在柜体上易积存雨水的地方，由于雨水蒸发较慢，此处极易被腐蚀。 2.储存气体的腐蚀 煤气柜的内表面，如钟罩顶板、水封杯圈板、挂圈板、塔节壁板等内表面，经常受到储存煤气与水化合形成的、具有腐蚀性的硫化氢以及氰的腐蚀。 3.水的腐蚀 湿式煤气柜柜体大部分经常与水接触，由于水质所引起的柜体钢材腐蚀，主要有以下原因；水封杯圈内水的电解作用，水中含氨及氯氰酸的腐蚀，细菌腐蚀，水槽内或水封杯圈内落入金属件后形成的腐蚀。 4.水槽底板下面土壤的腐蚀 煤气柜的水槽底板面积较大，时常发生很严重的腐蚀。我曾检测过一台煤气柜，其水槽底板腐蚀非常严重，泄漏出来的水已形成一道溪流，需不断地向水槽中补水。这主要是

8、由于土壤中地下水位的变化，地下水经常可以进入水槽钢底板与基础上表面两者之间的空隙中，地下水含有硫酸盐及有机物，当水中含氧量减少，并有酸性作用的有机物存在时，即产生对钢底板的腐蚀。 5.焊接引起的腐蚀 焊缝上常常遗留下有害残渣，焊条药皮上的碱性渣可以降低油膜的附着力和耐久性，焊接时产生的氧化物和四处飞溅的熔化金属珠，形成了早期锈蚀的点。这样一来，柜体焊缝部位的油漆防护层常较其它部分易于损坏，然后就在这部分开始锈蚀。 根据上述分析可以看出，采取以下一些措施可以防止腐蚀：使煤气柜的位置远离散发腐蚀性气体的工厂以防大气腐蚀；使煤气柜的位置远离散发腐蚀性体的工厂以防大气腐蚀；储存气体在送人柜内以前，采取

9、脱硫等一系列净化处理防储存气体的腐蚀；经常冲换水封杯圈内的水，在水封中加锌的化合物，在水中加杀菌剂等以防水腐蚀；在柜体外壁上做阴极防护以防电解腐蚀；做好柜体的内外表面的防腐漆是最重要的防腐措施。 结论与讨论（5） 1.煤气柜的塔体变形是导轮卡轨，脱轨及轮轨磨损的主要原因。其他原因还有气柜静态安装和动态运行的配合误差，升降速度变化和塔体倾斜。导轮的卡轨和脱轨，导轮磨损，轮轨间距过大易导致气柜上升时阻力加大，加剧塔壁疲劳泄漏。 2.升降频繁，运行不畅、导致卡轨、变形、腐蚀等是造成煤气柜壁泄漏的原因。 3.湿式煤气柜体腐蚀的最主要原因是钢材的氧化，另外还有电解作用等其它方面的原因。需要做好煤气柜的油漆防腐，并进行阴极保护。 湿式煤气柜失效有多方面的原因，上述3条是最常见的，如果缺陷得不到控制并发展到一定程度，极易