[整理版]16在役焦炭塔筒體鼓脹變形剖析(daigai)

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1、在役焦炭塔筒體鼓脹變形分析郭宏偉121001遼寧石化職業(yè)技術學院機械技術系金春遠121001中國石汕錦州石化公司焦化車間摘要焦炭塔從1990年建設投入運行至今，在運行過程中從塔底部錐段向上多層塔節(jié)發(fā)生了臓脹變形，并發(fā)現了大量表面裂紋，利用射線、超聲、著色等無損檢測手段檢測，金相顯微組織分析等手段進行定量與定性分析，確定該塔還可以在穩(wěn)定操作條件下繼續(xù)生產。關鍵詞焦炭塔變形檢測分析1引言4#焦炭塔是1990年11刀制造安裝、并于同年12刀投入運行的大型設備。該設備的材質為20G；規(guī)格尺寸為26100X31027X30/36

2、（mm）；±封頭為球形，下封頭為錐體結構；設計壓力心：0.3MPa,設計溫度丁。：上段440°C,下段475°C；操作壓力巴:0.2MPa,平均操作溫度幾：460°C（上段430°C,下段490°C）o該焦炭塔在運行中，每隔48小時壓力和溫度變化一次，內部介質為焦化富氣、汽油、柴汕、蠟汕、石汕焦、水和水蒸汽。該焦灰塔自投入運行以來，在多年的運行中鼓脹變形嚴重，R工況惡劣，對英運行的安全構成了威脅。圖1變形的堿驚歸號測■量時間（年）最人直徑Di塔休上的農面裂紋測龐亙徑變化值ADi（編19996210Ml24#塔體直徑2箱

3、度冊曇M2200320051999200362906310625063008010050塔體筒節(jié)內徑的測雖數據見茂1，2篩茁高度的漱丼做據見表2。卸歸編號及變形悄況示意見圖3o1999626565M420032005M52003200563406310640062906333759043表24#焦炭塔筒節(jié)高度H筒壁序號測量時間(年)測量高度II(mm)測定高度變化值AH(mm)H12003156020051554-62009159036H22003152020051570502009164373H32003156020

4、051650-1020091582-68H42003158020051588820091580-8H52003159020051585-5200915850從表1及表2屮的測聚結果可以看到4#焦塔塔節(jié)徑向鼓脹變形量在逐漸增人，而且筒節(jié)高度也發(fā)生了明顯傾斜性變化，4#焦炭塔確已發(fā)生了比較嚴重的變形。圖34#焦炭塔筒節(jié)編號及變形示意圖夕卜觀檢查發(fā)現,最大錯邊量:縱縫3.Omm,環(huán)縫4.Omni；最人棱角：縱縫5.0mm,環(huán)縫6.0mm；局部變形凸凹量：230mm。布點測厚共測178點，筒體壁厚最小值為33.4mm,最大值為

5、36.lnim；封頭壁厚最小值為33.lmm,最人值為33.5mm。腐蝕檢杏表明，未見明顯腐蝕。3無損檢測及結果3.1滲透檢查在變形較大外壁的三道環(huán)縫屮，在沿焊縫兩側均杳出整圈的表面裂紋，另兩道環(huán)縫上也杳出了長度十分嚴重的表面裂紋；另外在塔體內壁上，也杳出一些表面龜裂裂紋，其屮最長一處裂紋尺寸50mmo3.2射線探傷在有條件的位宜合計拍片總數共408張，其中環(huán)縫358張，縱縫50張，裂紋片120張。3.3超聲波探傷山于滲透探傷和射線探傷查出的裂紋缺陷極其嚴重，考慮到費用及時間因素，故決定采用超聲波方式對沒作滲透和射線檢

6、杳的其余焊縫進行探傷，乂查出了數量可觀的新裂紋缺陷。后經返修打磨證實,經本次超聲波探傷內壁環(huán)縫13道，共計發(fā)現73處超標性缺陷，所確定的超標缺陷100%皆為裂紋性缺陷。縱焊?縫上也查到了超標缺陷。4金相顯微組織分析4.1金相組織分析對4#焦炭塔鼓脹變形嚴重的下錐體、第一至第五筒節(jié)的塔壁母材及其相鄰的焊縫作了金相組織分析。母材紐織：鐵索休+珠光體焊縫組織：魏氏體或鐵素體+珠光體熱影響區(qū)組織：粗大魏氏體品粒度：6級部分筒體母材組織出現珠光體球化，球化級別為4級或3級。4.2表面裂紋檢驗和其附件金相組織分析從笫四道環(huán)焊縫外表

7、而裂紋明顯處挖取試樣，對其表而裂紋的側而形貌、裂紋附近的金相組織及裂紋的深度進行了分析和測定。圖4分別是一條表面裂紋的不同區(qū)段、不同放大倍數的圖像。另外，也対焊縫表面的夾渣缺陷也作了放大觀察。表面裂紋的深度校小，實測為0.68mnio考慮打僭的厚度，該表面裂紋的深度佔計約為1.0^1.5mm,屬較淺的裂紋。從圖像可明顯看到，裂紋是由外壁表面啟裂后，沿著垂直于壁厚的方向往內壁擴展的，從微觀組織上可看是典型的穿晶式擴展形貌，這應屬于疲勞裂紋擴展的典型形貌。呈黑色的裂紋兩側組織應為高溫(500°C)下金屬被氧化后得形貌。圖5

8、基體組織(品粒度：&5級)圖6焊縫及熱影響區(qū)組織形貌圖5和圖6分別為材料外壁的母材、焊縫和熱影響組織。母材為鐵素體+珠光體；焊縫為鐵素體+珠光體；熱影響區(qū)為魏氏體(網狀)、母材品粒度&5級，未見到珠光體球化現象。金和組織為正常組織。5硬度測定焦炭塔的碩度測泄結果見下表3。表3焦炭塔硬度測最結果檢測位置平均硬度值母材熱影響區(qū)焊縫里氏