資源描述：
《焦炭塔裙座焊縫裂紋分析及修復(fù).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、專論石Corros油ion＆化Prote工ction腐inP蝕與防護etrochemicalIndustry2011，28(5)·9·焦炭塔裙座焊縫裂紋分析及修復(fù)童曉東(中國石油化工股份有限公司揚子石化有限公司，江蘇南京210048)摘要：焦炭塔長期運行在高溫及充焦、除焦的冷熱疲勞操作條件下，出現(xiàn)了塔體與裙座焊縫裂紋或穿透，尤以T101C塔的裂紋最為嚴重，其穿透的裂紋內(nèi)側(cè)長度達30mm，外表面裂紋長度已近3m，其余三塔外表面裂紋長度也有1～2m，均集中表現(xiàn)在除焦閥下方焊縫位置。文章通過對焦炭塔的使用狀況及應(yīng)力分析，指出了裙座焊縫裂紋產(chǎn)生
2、的原因。同時對焦炭塔返修和操作中應(yīng)注意的問題進行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：焦炭塔裙座裂紋缺陷分析修復(fù)中圖分類號：TE986文獻標識碼：A文章編號：1007—015X(2011)05—0009—05某裝置4臺焦炭塔于1995年8月投用，隨除焦2缺陷分析周期間歇生產(chǎn)。2004年3月，焦炭塔T101CD兩塔2．1焦炭塔溫度變化相繼發(fā)生裙座與筒體焊縫熔合線處泄漏，經(jīng)逐臺切焦炭塔在生產(chǎn)過程中最重要的工藝參數(shù)是溫換檢驗，發(fā)現(xiàn)4臺焦炭塔裙座焊縫外表面一周均已度，其中最關(guān)鍵的是塔底的進油溫度和塔頂?shù)挠蜌獬霈F(xiàn)斷續(xù)裂紋，其中3臺焦炭塔T101ACD已有局部出口溫度；
3、其特點是周期性急劇變化，各階段的最穿透現(xiàn)象，尤以T101C塔的裂紋最為嚴重。本文對大溫度梯度見表1。焦炭塔裙座結(jié)構(gòu)及應(yīng)力進行了分析，找出裂紋產(chǎn)生表1最大溫度梯度原因，采取了修復(fù)措施，確保了焦炭塔安穩(wěn)運行。Table1M~imumtemperaturegradient℃／h1焦炭塔技術(shù)參數(shù)及工藝特點1．1焦炭塔(T101ABCD)基本技術(shù)參數(shù)設(shè)計壓力：0．3MPa；設(shè)計溫度：上部450oC，下部475oC；當(dāng)預(yù)熱溫度達360oC時，塔底油已甩凈，四通公稱壁厚：球形封頭26mm，錐體36mm，上部閥由老塔切換至新塔，480oC左右的高溫渣油
4、迅速筒體26mm，下部筒體34mm；進入焦炭塔中生焦，這時內(nèi)外壁同一部位溫度和軸主體材質(zhì)：20g鋼；向、環(huán)向壁溫差達100℃以上，現(xiàn)場外壁記錄為焊縫系數(shù)：0．85(塔頂)／1．0(塔底)；365℃，這是在保溫基本完好的情況下，如果局部內(nèi)徑×高度：西6000mmx31318mm；保溫脫落，其內(nèi)外壁溫差可達200oC以上。由于渣工作介質(zhì)：焦炭、油氣和水。油是側(cè)向進料，使淹塔液泛的軌跡移至設(shè)備的對1．2焦炭塔工藝特點面，這就造成簡體在同一截面上溫差較大。某焦炭(1)間歇操作，一個循環(huán)周期需48h；(2)反復(fù)塔曾實測同一截面溫差最大達228oC
5、。溫差會隨進行加壓和卸壓，其壓力呈周期性波動，波動范圍進料逐漸減小，但由于內(nèi)壁溫度高于外壁壁溫，于為0～0．22MPa；(3)操作溫度發(fā)生周期性大幅度是內(nèi)壁產(chǎn)生了壓應(yīng)力，外壁產(chǎn)生了拉應(yīng)力，與內(nèi)壓變化，在冬天尤甚，波動范圍從常溫到450℃；(4)膜應(yīng)力迭加。由此可見，溫度周期性變化使塔壁產(chǎn)除焦時，高壓水對器壁有猛烈沖擊；(5)除焦時先生極高的瞬間溫差應(yīng)力，此溫差應(yīng)力在局部可超過從上向下鉆孔，再從下向上除焦，此時塔器是頭重腳輕，對設(shè)備受力不利，易造成塔體傾斜，各方向受收稿日期：2011—05—28；修改稿收到日期：2011—07—04。力不
6、均；(6)塔上部為泡沫段，約6—7m高為空作者簡介：童曉東(1965一)，男，江蘇南京人，高級工程師，塔；(7)塔內(nèi)反應(yīng)是一相變過程，從進料時液態(tài)到1987年畢業(yè)于南京化工學(xué)院化工機械專業(yè)，現(xiàn)在中國石油吹汽冷卻，介質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)焦炭。因此，焦炭化工股份有限公司揚子石化有限公司機動部從事設(shè)備管理塔的塔壁受力情況是十分復(fù)雜的。工作。E—mail：ypctxd@163．eom。石油化工腐蝕與防護第28卷其材料的屈服極限，迫使焦炭塔局部處于高應(yīng)力低連接處附近區(qū)域。周疲勞的工作條件；高溫還會使焦炭塔體的材料發(fā)對于計算幾何模型，有限元離散均采用3
7、D單元。生變異，高溫蠕變可使塔體微觀表面產(chǎn)生開裂，使溫度場分析選用8節(jié)點的Solid70單元，應(yīng)力場分析其焊縫中埋藏缺陷發(fā)生擴展，從而引起損傷J。選用8節(jié)點的Solid45單元。計算模型的網(wǎng)格劃分方2．2焦炭塔應(yīng)力分析法采用映射網(wǎng)格劃分和體掃掠網(wǎng)格劃分兩種。針對焦炭塔堵焦閥下部裙座焊縫已經(jīng)由裂紋2．2．2熱應(yīng)力分析模型以及邊界條件擴展為穿透，已嚴重影響正常生產(chǎn)，對這一損傷機在焦炭塔的熱應(yīng)力分析中，熱應(yīng)力的計算采用理做了詳盡的科學(xué)分析和計算，主要從材料性能、ANSYS軟件中的問接方法，首先計算焦炭塔在一個應(yīng)力分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)選、疲勞壽命計算比
8、較等方面做生產(chǎn)周期內(nèi)隨時間而變化的溫度分布情況，然后根了具體地分析和研究。據(jù)所計算的溫度場和外載荷條件計算和分析焦炭塔2．2．1建立幾何模型的應(yīng)力分布情況。在溫度場的模擬計算中，焦炭塔考慮到塔體上的堵焦閥，
