“國產化改造后，合成氨裝置轉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定運行超4個月。”8月6日，寧夏石化機動設備部管理人員馮梓良高興地告訴記者。今年以來，寧夏石化關鍵設備——合成氨裝置轉化氣余熱回收器中心管旁通閥成功完成國產化改造，實現了重大技術突破，徹底打破國外技術壟斷，結束了長期依賴進口的被動局面。
作為年產45萬噸合成氨、80萬噸尿素的大型氮肥裝置的核心設備，合成氨裝置轉化氣余熱回收器中心管旁通閥承擔著調節轉化氣余熱回收器出口溫度的關鍵任務。其工作環境極端惡劣，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故障。2023年10月，由于閥頭變形和閥桿斷裂等問題，導致裝置被迫停工12天，造成合成氨減產1.8萬噸，直接經濟損失超過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定運行的瓶頸問題。
面對挑戰，寧夏石化組建專項團隊，與天華化工機械及自動化研究設計院、吳忠儀表等國內科研院所和企業聯合組建攻堅團隊，對該閥門展開全方位技術攻關。該團隊通過拆解分析進口閥門的故障機理，發現其使用的合金在高溫環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致應力集中，以及頻繁自動調節加劇磨損等設計問題，這些都是引發故障的關鍵因素。
針對上述挑戰，國產化改造采取了一系列措施：在材料選擇上，使用國產鎳基高溫合金H06601替代進口材料。經過1100攝氏度條件下，連續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%，成功解決了高溫穩定性的問題。在結構設計上，攻堅團隊創新采用球面閥頭和自找正密封設計，通過弧面配合抵消熱膨脹應力，將導流支撐圈改為孔罩結構以減輕重量，并預留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節改為按工藝溫度手動調節，減少部件高頻損耗。同時，在制造環節建立“材料復驗—加工監控—高溫試車”三級質控體系，通過五軸加工實現零部件一體化成型，確保產品的可靠性。
經過一系列國產化改造，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%。備件供應周期也從6個月縮短至15天以內，維修響應速度提升了90%，并且自運行以來未出現卡澀、斷裂等故障，顯著增強了設備的長周期運行保障能力。
“這不僅是閥門領域的一次重大突破，更是一套高溫閥門國產化技術標準的確立。”項目負責人馮梓良說道。此次改造成功攻克了多項關鍵技術難題，包括鎳基高溫合金的應用以及熱膨脹補償結構的設計等，形成了一套可復制的國產化解決方案，為高端裝備制造業的自主化發展注入了強勁動力。
