基于风险的检验技术(RBI)在焦炭塔上的应用.pdf

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1、第37卷第2期化工机械219基于风险的检验技术(RBI)在焦炭塔上的应用徐胜。艾志斌顾望平程绍平(合肥通用机械研究院)摘要介绍了焦炭塔常见失效模式以及采用风险检验的过程及方法，指出使用RBI技术后可以得出焦炭塔的实际风险，根据风险再考虑损伤模式等因素有助于制定焦炭塔的合理检修方案。关键词焦炭塔风险RBI检验中图分类号TQ052．5文献标识码B文章编号0254-6094(2010)02-0219-03焦炭塔是延迟焦化装置的核心设备，是炼油厂所有压力容器中使用环境最恶劣的设备之一⋯。其作用是为重油的焦化反应提供反应

2、场所，同时储存反应得到的焦炭。一般情况下，焦炭塔既无人孔，又无手孔，这给其检修工作带来了困难，传统的检验以无损检测再配合宏观、硬度、金相分析等为主。RBI技术不仅能把握设备的运行状况，同时根据风险检验结果还能为下次的常规检修提供合理的检修方案。笔者以焦炭塔为基础，介绍了RBI在这一重要设备上的应用。1常见失效模式1．1高温硫腐蚀硫在204℃左右时会对钢板有腐蚀作用。延迟焦化装置原料中有硫且焦炭塔的使用温度接近500℃，此时很可能出现高温硫腐蚀。应该注意的是由于焦炭塔下部有焦炭层的保护，很少发生这一腐蚀，该腐蚀一

3、般出现在焦炭塔上部泡沫段以上。1．2开裂焦炭塔的开裂是其失效的主要形式之一，周期性间歇生产，造成焦炭塔裙座交变热应力，再加上结构的不合理，裙座很容易产生疲劳裂纹。焦炭塔的上部为轻组分含硫油气，其中含有硫化氢气体，在换塔或者检修期间，有可能会出现硫化氢应力腐蚀开裂。1．3材料变异早期焦炭塔的基材基本上以209钢为主，该种材料在高温时可能出现球化和石墨化倾向。铬钼钢的机械性能、高温抗氧化性以及抗疲劳性能均比碳钢好。目前，国内焦炭塔的设计多数采用15CrMo钢，在泡沫段以上采用15CrMo+0Crl3A1复合钢板，从

4、使用效果来看这种失效模式得到了有效的控制。此外，焦炭塔还经常出现鼓胀变形、偏斜以及下塔盖的变形等失效形式。2过程及方法风险检验的过程其实就是焦炭塔有关数据收集、整理、计算和处理的过程。这当中主要有以下几方面的数据需要收集：a．焦炭塔的设计数据。包括设计温度、设计压力、材料、壁厚、热处理、保温和油漆等情况。b．操作参数。指焦炭塔的操作温度、操作压力等。c．工艺数据。焦炭塔处理物料的质量百分比，其中应特别注意总硫、硫化氢等带有腐蚀介质的含量。d．工厂及装置的通用数据。包括气候、地质条件、装置计划停车和工艺稳定性。e

5、．检验数据。即历史检验数据，包括检验时间、检验方法、检验有效性、实测壁厚数据及应力腐蚀裂纹检测结果等。由于焦炭塔很容易出现大量的裂纹，应特别留意以往检验当中出现裂纹的部位以及产生裂纹的原因，以便在处理风险结·徐胜，男，1977年11月生，工程师。安徽省合肥市，230031。化工机械2010焦果时加以分析。f．工厂管理系数。好的管理水平能有效地降低设备的风险，在收集数据过程中，必须对厂里的管理情况有所了解，在具体实施时可以按照APl581中相关的问题给厂里每一级打分得出管理系数凡。3注意事项将收集好的数据录入到软

6、件中进行计算即可得出焦炭塔的初步风险。由于数据的可靠性以及软件本身的局限性，初步得出的风险结果并非塔实际的风险，对于数据本身特别是工艺方面需要让车间操作人员确认，而对于软件本身，则要与实际相结合，焦炭塔风险检验过程中需要注意以下几个方面。3．1确定设备类型焦炭塔虽名为塔类，实际上是一种反应设备，根据APl581，不同设备类型的同类设备失效概率是不同的，其中塔器类4个孔径(小、中、大、破裂孔)的一般失效概率分别为8×10一、2X10一、2×10～、6X10～；反应器类型4个孔径的一般失效概率分别为1×10一、3×

7、10～、3X10～、2×10一，可以看出两者还是存在很大差别的，在对焦炭塔做风险评估时应正确选择设备类型。3．2考虑裙座因素裙座本身在装置中没有工艺方面用途，它只起支撑的作用，但是并不能因为这一点而忽略其存在，在以往检验中发现裙座经常出现问题。在软件中建立部件模型时应加上裙座，其流体应该是空气。由于软件的原因，裙座计算时并不能考虑间歇性冷热造成的疲劳，以致最终造成焦炭塔的开裂。在计算时应特别注意加上疲劳这一因素并根据经验给出裙座确切的风险等级。3．3明确腐蚀机理焦炭塔运行时操作温度接近500℃，在这一温度下油气

8、中的硫化氢基本已分解。但是当焦炭塔在换塔后或检修中其操作温度接近常温，焦炭塔中残留的油气接触到空气中的水分，如果焦炭塔焊缝的应力水平较高，就有可能会出现湿硫化氢应力腐蚀开裂。在数据录入时应考虑运行和换塔后两种状况，计算后得出的最大风险即为部件的实际风险，而部件的腐蚀机理为两种状况条件下腐蚀机理的总和。焦炭塔在运行中，其下部反应生成焦炭，焦炭附着在塔内壁表面起着隔离塔壁和反应介质的作用，