“国产化改造后，合成氨装置转化气余热回收器中心管旁通阀已在900至990摄氏度的极端高温工况下稳定运行超4个月。”8月6日，宁夏石化机动设备部管理人员冯梓良高兴地告诉记者。今年以来，宁夏石化关键设备——合成氨装置转化气余热回收器中心管旁通阀成功完成国产化改造，实现了重大技术突破，彻底打破国外技术垄断，结束了长期依赖进口的被动局面。
作为年产45万吨合成氨、80万吨尿素的大型氮肥装置的核心设备，合成氨装置转化气余热回收器中心管旁通阀承担着调节转化气余热回收器出口温度的关键任务。其工作环境极端恶劣，直接接触近1000摄氏度高温的工艺气体，并承受3.97兆帕的高压。此前，该阀门一直依赖于德国进口。然而，这款“洋阀门”在运行过程中却频繁出现故障。2023年10月，由于阀头变形和阀杆断裂等问题，导致装置被迫停工12天，造成合成氨减产1.8万吨，直接经济损失超过500万元。更令人无奈的是，进口备件的采购周期长达6个月，单套成本高达150万元，维修费用每次约50万元。这些成为制约装置长周期稳定运行的瓶颈问题。
面对挑战，宁夏石化组建专项团队，与天华化工机械及自动化研究设计院、吴忠仪表等国内科研院所和企业联合组建攻坚团队，对该阀门展开全方位技术攻关。该团队通过拆解分析进口阀门的故障机理，发现其使用的合金在高温环境下存在硬度降低和热膨胀量增大的问题。此外，还存在采用水平安装方式导致应力集中，以及频繁自动调节加剧磨损等设计问题，这些都是引发故障的关键因素。
针对上述挑战，国产化改造采取了一系列措施：在材料选择上，使用国产镍基高温合金H06601替代进口材料。经过1100摄氏度条件下，连续24小时高温测试，阀体和阀杆的形变量仅为0.8毫米、13毫米，低于允许值56%，成功解决了高温稳定性的问题。在结构设计上，攻坚团队创新采用球面阀头和自找正密封设计，通过弧面配合抵消热膨胀应力，将导流支撑圈改为孔罩结构以减轻重量，并预留6毫米间隙以避免卡涩。在控制逻辑上，攻坚团队将阀门频繁自动调节改为按工艺温度手动调节，减少部件高频损耗。同时，在制造环节建立“材料复验—加工监控—高温试车”三级质控体系，通过五轴加工实现零部件一体化成型，确保产品的可靠性。
经过一系列国产化改造，攻坚团队取得了显著成果。单套阀门的总成本下降了95万元，较进口阀门价格降低了63%。备件供应周期也从6个月缩短至15天以内，维修响应速度提升了90%，并且自运行以来未出现卡涩、断裂等故障，显著增强了设备的长周期运行保障能力。
“这不仅是阀门领域的一次重大突破，更是一套高温阀门国产化技术标准的确立。”项目负责人冯梓良说道。此次改造成功攻克了多项关键技术难题，包括镍基高温合金的应用以及热膨胀补偿结构的设计等，形成了一套可复制的国产化解决方案，为高端装备制造业的自主化发展注入了强劲动力。
