在用焦炭塔表面裂紋分析

1、在用焦炭塔表面裂紋分析 摘 要：焦炭塔周期性熱脹冷縮的疲勞過(guò)程及苛刻的工況使其運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生表面裂紋。針對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的大量表面裂紋，根據(jù)工藝、介質(zhì)和設(shè)備材質(zhì)分析裂紋產(chǎn)生的原因，對(duì)以后焦炭塔操作提出建議。 關(guān)鍵詞：焦炭塔；表面裂紋；檢測(cè)概況 中圖分類號(hào)：tq053 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 1 檢測(cè)概況 焦炭塔是延遲焦化裝置核心設(shè)備，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但操作工藝復(fù)雜，工況惡劣，特點(diǎn)是從常溫到490高溫循環(huán)變化，生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋等危害性缺陷。某石化廠延遲焦化裝置兩臺(tái)焦炭塔在2014年進(jìn)行定期檢驗(yàn)，對(duì)泡沫段以上的復(fù)合段（14cr1mor+410s）著色檢測(cè)（圖2），b7為復(fù)合段開(kāi)始的第一道環(huán)焊縫。檢測(cè)發(fā)

2、現(xiàn)大量的表面裂紋，主要集中在b7-b11焊縫，呈整圈斷續(xù)分布（圖3、圖4），最多的c101-2的b7焊縫，發(fā)現(xiàn)35處約700條，單條最長(zhǎng)130mm（表1）。這兩臺(tái)焦炭塔曾經(jīng)分別于2007年、2011年進(jìn)行定期檢驗(yàn)，2007年著色檢測(cè)發(fā)現(xiàn)復(fù)合段環(huán)焊縫表面裂紋61條，2011年發(fā)現(xiàn)17條，均通過(guò)打磨予以消除。 2 裂紋原因分析 焦炭塔原料為經(jīng)過(guò)一次加工后，硫、氯含量更高的減壓渣油。其操作溫度從常溫到490循環(huán)變化，熱疲勞損傷和腐蝕都有可能導(dǎo)致表面裂紋產(chǎn)生。 2.1 熱疲勞損傷。焦炭塔長(zhǎng)期在460490溫度區(qū)間工作。含cr量超過(guò)12%的鐵素體不銹鋼在340540溫度區(qū)間，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，硬度增加韌性

3、下降，尤其在470最為嚴(yán)重，稱為475脆性。另一方面，焦炭塔的操作過(guò)程是周期性熱脹冷縮的疲勞過(guò)程，其內(nèi)壁對(duì)接環(huán)焊縫及焊縫熱影響區(qū)在快速的升溫、降溫過(guò)程中反復(fù)承受熱交變應(yīng)力作用，同時(shí)長(zhǎng)期承受低循環(huán)疲勞引起筒體部分產(chǎn)生塑性變形，在環(huán)焊縫幾何形狀不連續(xù)處形成應(yīng)力集中。2012年后，該裝置采取縮短生焦周期（18h20h）的方式提高加工能力。從表2可以看出，縮短升焦周期主要是縮短升溫、降溫階段時(shí)間，導(dǎo)致溫度變化更加劇烈。熱疲勞與塑性降低導(dǎo)致極易產(chǎn)生裂紋。 2.2 應(yīng)力腐蝕。該廠2013年、2014年連續(xù)兩年摻煉高含有機(jī)氯原油，氯離子含量有時(shí)達(dá)到200mg/l以上，使作為焦炭塔原料的減壓渣油中氯離子含量大

4、幅升高。當(dāng)氯離子含量較高以后，不銹鋼不耐氯離子的點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕。氯離子對(duì)不銹鋼，特別是奧氏體不銹鋼的腐蝕一般表現(xiàn)為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的特征，而且多數(shù)從焊縫的熱影響區(qū)等應(yīng)力集中的區(qū)域開(kāi)始。該廠焦炭塔所襯的410s屬于鐵素體不銹鋼，其耐點(diǎn)腐蝕性能是不銹鋼中最低的一種，但有很好的耐應(yīng)力腐蝕性能，即使發(fā)生點(diǎn)腐蝕，甚至穿孔，也不容易如奧氏體不銹鋼一樣，出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。 結(jié)論 該公司焦炭塔檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的大量表面裂紋，其產(chǎn)生原因是熱疲勞損傷。由于焦炭塔長(zhǎng)期處于490高溫，不銹鋼復(fù)合層硬度增加韌性下降，同時(shí)，生焦周期縮短增加了疲勞次數(shù)，加速了裂紋的產(chǎn)生。對(duì)比2007年、2011年、2014年三次表面檢測(cè)結(jié)果，也從側(cè)面證實(shí)熱疲勞損傷是復(fù)合段表面裂紋產(chǎn)生的主要原因。因此，建議在生產(chǎn)操作上恢復(fù)24h生焦周期，延長(zhǎng)升、降溫時(shí)間，減少熱疲勞次數(shù)，減緩