焦炭塔的易出缺陷及其檢驗(yàn)

1、焦炭塔的易出缺陷及其檢驗(yàn)摘要:焦炭塔是煉油廠提高輕質(zhì)油采收率和生產(chǎn)石油焦的核心設(shè)備之一，由于其工作條件，在焦炭塔中容易出現(xiàn)開(kāi)裂、鼓凸和偏斜、材料變異、下塔蓋的變形等缺陷，因此在焦炭塔的檢驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)焦炭塔的宏觀檢驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)、硬度測(cè)定和金相檢驗(yàn)等。關(guān)鍵詞:焦炭塔角焊縫裂紋檢驗(yàn)焦炭塔是延遲焦化裝置中的核心設(shè)備之一，延遲焦化是將渣油經(jīng)深度熱裂化轉(zhuǎn)化為氣體和烴、中質(zhì)餾分油及焦炭的加工過(guò)程，是煉油廠提煉高輕質(zhì)油采收率和生產(chǎn)石油焦的主要手段。其工藝將重油在焦化加熱爐中加熱后送入焦炭塔中進(jìn)行焦化反應(yīng)，把長(zhǎng)鏈烴的環(huán)烷烴裂化分解成焦炭和輕油的過(guò)程，產(chǎn)品中的焦炭可以直接作為商品應(yīng)用于冶金、造紙、國(guó)放等工業(yè)領(lǐng)域，

2、而產(chǎn)品中的輕質(zhì)油經(jīng)過(guò)氫精制后，柴油質(zhì)量可以達(dá)到要求。焦炭塔是延遲焦化裝置中的核心設(shè)備之一。圖1為焦炭塔的結(jié)構(gòu)示意圖。1焦炭塔的易出缺陷1.1焦炭塔的工作條件焦炭塔是一種從室溫到高溫周期性運(yùn)行的塔器，鍋內(nèi)焦炭塔常用的材質(zhì)是20g（或20R），筒體高度約在2630mm左右,直徑約在57mm之間，壁厚2036mm,工作介質(zhì)為渣油（含S）、焦炭、油氣、水和水蒸汽。我國(guó)的焦炭塔的一般運(yùn)行周期為4824h。進(jìn)油時(shí)塔體局部最高壁溫超過(guò)475C，介質(zhì)的溫度為495C，由下至上在393475C之間。焦炭塔在運(yùn)行完48h個(gè)周期，緊接著開(kāi)始下一個(gè)周期。通常是每?jī)蓚€(gè)塔之間進(jìn)行切換操作，當(dāng)一個(gè)塔處于進(jìn)油生焦過(guò)程中，另一

3、個(gè)塔正處于水力除焦階段，其最低溫度只有40C，最高溫度可接近500C，當(dāng)進(jìn)料時(shí),500C的油渣很快進(jìn)入預(yù)熱至250C的焦炭塔，這時(shí)在焦炭塔內(nèi)外形成極高的溫差，溫差應(yīng)力足以使焦炭塔產(chǎn)生局部屈服。焦炭塔在工作中承受的溫差疲勞應(yīng)力，是造成焦炭塔失效的主要原因。其主要失效方式為熱機(jī)疲勞和蠕變，具體表現(xiàn)為塔體鼓凸、傾斜和焊縫開(kāi)裂,造成焦炭塔的破壞。其在裙座焊縫和堵焦閥周圍容易發(fā)生開(kāi)裂。除了疲勞破壞外，渣油中的硫在焦炭塔中反應(yīng)生成硫化氫，在常溫或焦炭塔停工是對(duì)焦炭塔產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。1.2焦炭塔容易出現(xiàn)的缺陷由于焦炭塔有以上的工作條件，以及焦炭塔本身的特性，焦炭塔容易出現(xiàn)以下幾種缺陷。開(kāi)裂。焦炭塔的裙座開(kāi)裂。

4、使用超過(guò)10年的焦炭塔在定期檢驗(yàn)中幾乎無(wú)一例外地發(fā)現(xiàn)焦炭塔裙座角焊縫大量開(kāi)裂。這是因?yàn)樵诮固克ぷ鬟^(guò)程中，溫差應(yīng)力造成的疲勞開(kāi)裂。從對(duì)開(kāi)裂焊縫的研究分析中發(fā)現(xiàn)，裙座焊縫開(kāi)裂是從角焊縫的根部起裂的裂紋在焊縫中向外逐漸擴(kuò)展,最后貫穿焊縫，發(fā)生過(guò)裙座開(kāi)裂的焦炭塔，在隨后的定期檢驗(yàn)中幾乎每次都能發(fā)現(xiàn)新的開(kāi)裂，就是因?yàn)橹惶幚砹吮回灤┑暮缚p，對(duì)已經(jīng)開(kāi)裂的還未貫穿的焊縫未做處理的緣故。堵焦閥焊縫及其周圍的開(kāi)裂。其開(kāi)裂原因與裙座焊縫的開(kāi)裂原因相同，只是部位不同而已，其開(kāi)裂情況也與裙座開(kāi)裂的情況相似。焦炭塔塔體焊縫的開(kāi)裂。理論上焦炭塔塔體焊縫的開(kāi)裂主要是焊縫內(nèi)部缺陷擴(kuò)展和冷卻停工時(shí)的應(yīng)力腐蝕造成的。實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)

5、現(xiàn)其開(kāi)裂部位主要發(fā)生在上部。內(nèi)襯不銹鋼襯里的焦炭塔，襯里的作用主要是抗高溫硫腐蝕，在檢驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)其焊縫和熱影響區(qū)的開(kāi)裂。圖2為檢驗(yàn)出現(xiàn)的裂紋，圖3為打磨1mm后的裂紋。鼓凸與偏斜。使用多年的焦炭塔都有不同程度的鼓凸或偏斜發(fā)生，其原因主要是由于長(zhǎng)期操作的焦炭塔經(jīng)反復(fù)冷卻、反復(fù)加熱及載荷反復(fù)變化而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致塔體的環(huán)向鼓凸和破裂。焦炭塔的鼓凸損傷通常發(fā)生在焦炭塔堵焦閥所在的筒體、焦炭塔中部筒體、塔頂上封頭環(huán)焊縫等部位，這些部位經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，他直徑變大，造成塔體局部鼓凸。由于焦炭塔的鼓凸與偏斜在測(cè)量時(shí)缺乏基準(zhǔn)，目前又無(wú)統(tǒng)一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，因此很難通過(guò)測(cè)量結(jié)果判斷焦炭塔在工作中產(chǎn)生的鼓凸與偏斜

6、到底有多大，這是焦炭塔檢驗(yàn)中的難點(diǎn)之一。材料變異。焦炭塔長(zhǎng)期使用在400475C的高溫環(huán)境下，早期的焦炭塔制造材料主要為20G、20R材料，這種材料的使用性能隨著溫度的升高，其力學(xué)性能將會(huì)下降，特別是其高溫強(qiáng)度下降明顯。當(dāng)焦炭塔長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，塔體長(zhǎng)期承受高溫和應(yīng)力的作用，其內(nèi)部組織會(huì)發(fā)生明顯的變化，出現(xiàn)球化、石墨化傾向，也降低了材料本身的強(qiáng)度和疲勞壽命，因此高溫操作條件下焦炭塔筒體材料損傷和變異問(wèn)題在焦炭塔檢驗(yàn)中是值得注意的一個(gè)問(wèn)題。焦炭塔下塔蓋的變形。焦炭塔的下塔蓋是焦炭塔的重要部件，在每一次循環(huán)中，下塔蓋都要打開(kāi)除焦，除焦后再將下塔蓋安裝、堅(jiān)固，塔經(jīng)過(guò)預(yù)熱后熱油渣通過(guò)下塔蓋中心的進(jìn)料

7、管進(jìn)入焦炭塔。在高溫和頻繁的操作過(guò)程中，下塔蓋極易發(fā)生變形，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，如工作中下塔蓋發(fā)生泄漏，將造成極其嚴(yán)重的后果。2焦炭塔的檢驗(yàn)2.1焦炭塔的宏觀檢驗(yàn)根據(jù)焦炭塔的失效報(bào)廢的主要原因，我們?cè)跈z驗(yàn)工作中有以下幾個(gè)檢驗(yàn)重點(diǎn)。檢查焦炭塔所有的接管角焊縫，尤其是堵焦閥的接管角焊縫。檢驗(yàn)有無(wú)明顯的變形和開(kāi)裂。檢驗(yàn)焦炭塔裙座角焊縫有無(wú)開(kāi)裂，除檢查裙座角焊縫外部之外還應(yīng)用內(nèi)窺鏡檢查裙座角焊縫的根部。用目測(cè)和鋼板尺結(jié)合，檢查焦炭塔是否發(fā)生鼓凸變形，檢查重點(diǎn)是焦炭塔的裙座以上部位。如發(fā)生鼓凸變形，應(yīng)對(duì)鼓凸變形量進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)檢測(cè)量結(jié)果對(duì)焦炭塔進(jìn)行強(qiáng)度校核。檢查保溫系統(tǒng)對(duì)于焦炭塔來(lái)說(shuō)是非常重要的，如果保溫有

8、損壞或安裝質(zhì)量有問(wèn)題，極有可能使焦炭塔產(chǎn)生溫差應(yīng)力。2.2焦炭塔的無(wú)損檢測(cè)除了宏觀檢驗(yàn)的所有內(nèi)容外還應(yīng)包括以下幾個(gè)方面。焦炭塔的上部在運(yùn)行中有發(fā)生咼溫硫腐蝕的可能性，因此應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行超聲波測(cè)厚。焦炭塔無(wú)損檢測(cè)的重點(diǎn)無(wú)疑是裙座角焊縫及堵焦閥與筒體鏈接的接管角焊縫的表明無(wú)損檢測(cè)；焦炭塔內(nèi)壁上部的焊縫和熱影響區(qū)也有有可能因應(yīng)力腐蝕等原因出現(xiàn)裂紋，也應(yīng)全面進(jìn)行表明無(wú)損檢測(cè)。2.3焦炭塔的硬度測(cè)定和金相檢驗(yàn)焦炭塔的硬度測(cè)定。焦炭塔在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于球化等材料變異，會(huì)導(dǎo)致材料的性能下降，反應(yīng)在硬度測(cè)定結(jié)果中，就是硬度值降低。焦炭塔的裙座以下部位是材料最易球化的部位，應(yīng)特別注意。如果在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)硬度異常，則必須進(jìn)行金相檢驗(yàn)。焦