基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)(RBI)在焦炭塔上的應(yīng)用.pdf

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1、第37卷第2期化工機(jī)械219基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)(RBI)在焦炭塔上的應(yīng)用徐勝。艾志斌顧望平程紹平(合肥通用機(jī)械研究院)摘要介紹了焦炭塔常見失效模式以及采用風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)的過程及方法，指出使用RBI技術(shù)后可以得出焦炭塔的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)再考慮損傷模式等因素有助于制定焦炭塔的合理檢修方案。關(guān)鍵詞焦炭塔風(fēng)險(xiǎn)RBI檢驗(yàn)中圖分類號(hào)TQ052．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào)0254-6094(2010)02-0219-03焦炭塔是延遲焦化裝置的核心設(shè)備，是煉油廠所有壓力容器中使用環(huán)境最惡劣的設(shè)備之一?。其作用是為重油的焦化反應(yīng)提供反應(yīng)

2、場所，同時(shí)儲(chǔ)存反應(yīng)得到的焦炭。一般情況下，焦炭塔既無人孔，又無手孔，這給其檢修工作帶來了困難，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)以無損檢測再配合宏觀、硬度、金相分析等為主。RBI技術(shù)不僅能把握設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)結(jié)果還能為下次的常規(guī)檢修提供合理的檢修方案。筆者以焦炭塔為基礎(chǔ)，介紹了RBI在這一重要設(shè)備上的應(yīng)用。1常見失效模式1．1高溫硫腐蝕硫在204℃左右時(shí)會(huì)對(duì)鋼板有腐蝕作用。延遲焦化裝置原料中有硫且焦炭塔的使用溫度接近500℃，此時(shí)很可能出現(xiàn)高溫硫腐蝕。應(yīng)該注意的是由于焦炭塔下部有焦炭層的保護(hù)，很少發(fā)生這一腐蝕，該腐蝕一

3、般出現(xiàn)在焦炭塔上部泡沫段以上。1．2開裂焦炭塔的開裂是其失效的主要形式之一，周期性間歇生產(chǎn)，造成焦炭塔裙座交變熱應(yīng)力，再加上結(jié)構(gòu)的不合理，裙座很容易產(chǎn)生疲勞裂紋。焦炭塔的上部為輕組分含硫油氣，其中含有硫化氫氣體，在換塔或者檢修期間，有可能會(huì)出現(xiàn)硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂。1．3材料變異早期焦炭塔的基材基本上以209鋼為主，該種材料在高溫時(shí)可能出現(xiàn)球化和石墨化傾向。鉻鉬鋼的機(jī)械性能、高溫抗氧化性以及抗疲勞性能均比碳鋼好。目前，國內(nèi)焦炭塔的設(shè)計(jì)多數(shù)采用15CrMo鋼，在泡沫段以上采用15CrMo+0Crl3A1復(fù)合鋼板，從

4、使用效果來看這種失效模式得到了有效的控制。此外，焦炭塔還經(jīng)常出現(xiàn)鼓脹變形、偏斜以及下塔蓋的變形等失效形式。2過程及方法風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)的過程其實(shí)就是焦炭塔有關(guān)數(shù)據(jù)收集、整理、計(jì)算和處理的過程。這當(dāng)中主要有以下幾方面的數(shù)據(jù)需要收集：a．焦炭塔的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。包括設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、材料、壁厚、熱處理、保溫和油漆等情況。b．操作參數(shù)。指焦炭塔的操作溫度、操作壓力等。c．工藝數(shù)據(jù)。焦炭塔處理物料的質(zhì)量百分比，其中應(yīng)特別注意總硫、硫化氫等帶有腐蝕介質(zhì)的含量。d．工廠及裝置的通用數(shù)據(jù)。包括氣候、地質(zhì)條件、裝置計(jì)劃停車和工藝穩(wěn)定性。e

5、．檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。即歷史檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括檢驗(yàn)時(shí)間、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)有效性、實(shí)測壁厚數(shù)據(jù)及應(yīng)力腐蝕裂紋檢測結(jié)果等。由于焦炭塔很容易出現(xiàn)大量的裂紋，應(yīng)特別留意以往檢驗(yàn)當(dāng)中出現(xiàn)裂紋的部位以及產(chǎn)生裂紋的原因，以便在處理風(fēng)險(xiǎn)結(jié)·徐勝，男，1977年11月生，工程師。安徽省合肥市，230031。化工機(jī)械2010焦果時(shí)加以分析。f．工廠管理系數(shù)。好的管理水平能有效地降低設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，在收集數(shù)據(jù)過程中，必須對(duì)廠里的管理情況有所了解，在具體實(shí)施時(shí)可以按照APl581中相關(guān)的問題給廠里每一級(jí)打分得出管理系數(shù)凡。3注意事項(xiàng)將收集好的數(shù)據(jù)錄入到軟

6、件中進(jìn)行計(jì)算即可得出焦炭塔的初步風(fēng)險(xiǎn)。由于數(shù)據(jù)的可靠性以及軟件本身的局限性，初步得出的風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果并非塔實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于數(shù)據(jù)本身特別是工藝方面需要讓車間操作人員確認(rèn)，而對(duì)于軟件本身，則要與實(shí)際相結(jié)合，焦炭塔風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)過程中需要注意以下幾個(gè)方面。3．1確定設(shè)備類型焦炭塔雖名為塔類，實(shí)際上是一種反應(yīng)設(shè)備，根據(jù)APl581，不同設(shè)備類型的同類設(shè)備失效概率是不同的，其中塔器類4個(gè)孔徑(小、中、大、破裂孔)的一般失效概率分別為8×10一、2X10一、2×10～、6X10～；反應(yīng)器類型4個(gè)孔徑的一般失效概率分別為1×10一、3×

7、10～、3X10～、2×10一，可以看出兩者還是存在很大差別的，在對(duì)焦炭塔做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)應(yīng)正確選擇設(shè)備類型。3．2考慮裙座因素裙座本身在裝置中沒有工藝方面用途，它只起支撐的作用，但是并不能因?yàn)檫@一點(diǎn)而忽略其存在，在以往檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)裙座經(jīng)常出現(xiàn)問題。在軟件中建立部件模型時(shí)應(yīng)加上裙座，其流體應(yīng)該是空氣。由于軟件的原因，裙座計(jì)算時(shí)并不能考慮間歇性冷熱造成的疲勞，以致最終造成焦炭塔的開裂。在計(jì)算時(shí)應(yīng)特別注意加上疲勞這一因素并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出裙座確切的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。3．3明確腐蝕機(jī)理焦炭塔運(yùn)行時(shí)操作溫度接近500℃，在這一溫度下油氣

8、中的硫化氫基本已分解。但是當(dāng)焦炭塔在換塔后或檢修中其操作溫度接近常溫，焦炭塔中殘留的油氣接觸到空氣中的水分，如果焦炭塔焊縫的應(yīng)力水平較高，就有可能會(huì)出現(xiàn)濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂。在數(shù)據(jù)錄入時(shí)應(yīng)考慮運(yùn)行和換塔后兩種狀況，計(jì)算后得出的最大風(fēng)險(xiǎn)即為部件的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)，而部件的腐蝕機(jī)理為兩種狀況條件下腐蝕機(jī)理的總和。焦炭塔在運(yùn)行中，其下部反應(yīng)生成焦炭，焦炭附著在塔內(nèi)壁表面起著隔離塔壁和反應(yīng)介質(zhì)的作用，