“國產(chǎn)化改造后，合成氨裝置轉(zhuǎn)化氣余熱回收器中心管旁通閥已在900至990攝氏度的極端高溫工況下穩(wěn)定運行超4個月�！�8月6日，寧夏石化機動設(shè)備部管理人員馮梓良高興地告訴記者。今年以來，寧夏石化關(guān)鍵設(shè)備——合成氨裝置轉(zhuǎn)化氣余熱回收器中心管旁通閥成功完成國產(chǎn)化改造，實現(xiàn)了重大技術(shù)突破，徹底打破國外技術(shù)壟斷，結(jié)束了長期依賴進口的被動局面。
作為年產(chǎn)45萬噸合成氨、80萬噸尿素的大型氮肥裝置的核心設(shè)備，合成氨裝置轉(zhuǎn)化氣余熱回收器中心管旁通閥承擔著調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化氣余熱回收器出口溫度的關(guān)鍵任務(wù)。其工作環(huán)境極端惡劣，直接接觸近1000攝氏度高溫的工藝氣體，并承受3.97兆帕的高壓。此前，該閥門一直依賴于德國進口。然而，這款“洋閥門”在運行過程中卻頻繁出現(xiàn)故障。2023年10月，由于閥頭變形和閥桿斷裂等問題，導(dǎo)致裝置被迫停工12天，造成合成氨減產(chǎn)1.8萬噸，直接經(jīng)濟損失超過500萬元。更令人無奈的是，進口備件的采購周期長達6個月，單套成本高達150萬元，維修費用每次約50萬元。這些成為制約裝置長周期穩(wěn)定運行的瓶頸問題。
面對挑戰(zhàn)，寧夏石化組建專項團隊，與天華化工機械及自動化研究設(shè)計院、吳忠儀表等國內(nèi)科研院所和企業(yè)聯(lián)合組建攻堅團隊，對該閥門展開全方位技術(shù)攻關(guān)。該團隊通過拆解分析進口閥門的故障機理，發(fā)現(xiàn)其使用的合金在高溫環(huán)境下存在硬度降低和熱膨脹量增大的問題。此外，還存在采用水平安裝方式導(dǎo)致應(yīng)力集中，以及頻繁自動調(diào)節(jié)加劇磨損等設(shè)計問題，這些都是引發(fā)故障的關(guān)鍵因素。
針對上述挑戰(zhàn)，國產(chǎn)化改造采取了一系列措施：在材料選擇上，使用國產(chǎn)鎳基高溫合金H06601替代進口材料。經(jīng)過1100攝氏度條件下，連續(xù)24小時高溫測試，閥體和閥桿的形變量僅為0.8毫米、13毫米，低于允許值56%，成功解決了高溫穩(wěn)定性的問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，攻堅團隊創(chuàng)新采用球面閥頭和自找正密封設(shè)計，通過弧面配合抵消熱膨脹應(yīng)力，將導(dǎo)流支撐圈改為孔罩結(jié)構(gòu)以減輕重量，并預(yù)留6毫米間隙以避免卡澀。在控制邏輯上，攻堅團隊將閥門頻繁自動調(diào)節(jié)改為按工藝溫度手動調(diào)節(jié)，減少部件高頻損耗。同時，在制造環(huán)節(jié)建立“材料復(fù)驗—加工監(jiān)控—高溫試車”三級質(zhì)控體系，通過五軸加工實現(xiàn)零部件一體化成型，確保產(chǎn)品的可靠性。
經(jīng)過一系列國產(chǎn)化改造，攻堅團隊取得了顯著成果。單套閥門的總成本下降了95萬元，較進口閥門價格降低了63%。備件供應(yīng)周期也從6個月縮短至15天以內(nèi)，維修響應(yīng)速度提升了90%，并且自運行以來未出現(xiàn)卡澀、斷裂等故障，顯著增強了設(shè)備的長周期運行保障能力。
“這不僅是閥門領(lǐng)域的一次重大突破，更是一套高溫閥門國產(chǎn)化技術(shù)標準的確立�！表椖控撠熑笋T梓良說道。此次改造成功攻克了多項關(guān)鍵技術(shù)難題，包括鎳基高溫合金的應(yīng)用以及熱膨脹補償結(jié)構(gòu)的設(shè)計等，形成了一套可復(fù)制的國產(chǎn)化解決方案，為高端裝備制造業(yè)的自主化發(fā)展注入了強勁動力。