摘 要:對加氫裂化裝置內(nèi)62臺超期服役的壓力容器進行潛在損傷模式識別,歸類并篩選了壓 力容器與預(yù)期使用壽命的相關(guān)度。結(jié)果表明:62臺壓力容器中,與預(yù)期使用壽命有低相關(guān)度的壓 力容器共5臺;與預(yù)期使用壽命有高相關(guān)度的壓力容器共6臺,其中有3臺存在腐蝕減薄損傷。采 用強度校核的方式對壓力容器進行驗證,并為其檢驗方案提供合理化建議。
關(guān)鍵詞:壓力容器;加氫裂化裝置;超期服役;損傷模式識別
中圖分類號:TE969 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2022)09-0011-03
近些年,化工企業(yè)中在用壓力容器的數(shù)量持續(xù) 增長,超過設(shè)計使用年限或者超過20a壓力容器的 安全性能也成為了安全監(jiān)管部門以及檢驗檢測行業(yè) 研究的焦點話題[1-2]。壓力容器在線服役的時間越 長,說明其容器本體在多種復雜工況下運行的時間 越長,即可能會存在多種潛在的損傷模式[3]。了解 超期服役壓力容器在特定工況、典型環(huán)境下的損傷 模式以及失效形式,對檢驗機構(gòu)的定期檢驗以及使 用單位的安全管理均有重要的意義。國內(nèi)檢驗機構(gòu) 多數(shù)是檢驗單臺或數(shù)臺超期服役的壓力容器,很少 對整個裝置內(nèi)的壓力容器進行檢驗[4]。
依據(jù) GB/T30579—2014《承壓設(shè)備損傷模式識 別》、GB/T35013—2018《承壓設(shè)備合于使用評價》以 及 GB/T26610.2—2014《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風險的 檢驗實施導則 第2部分:基于風險的檢驗策略》,筆 者對某化工企業(yè)加氫裂化裝置內(nèi)62臺達到設(shè)計使用 年限的壓力容器進行潛在損傷模式識別,歸類并篩選 了壓力容器與預(yù)期使用壽命的相關(guān)度,并為其定期檢 驗方法的選擇和方案的制定提供了合理化建議。
1 超期服役壓力容器檢驗技術(shù)路線
壓力容器損傷與預(yù)期使用壽命相關(guān)度分析技術(shù) 路線為:首先采用 GB/T30579—2014的方法,對某 化工企業(yè)加氫裂化裝置內(nèi)的壓力容器進行潛在損傷 模式識別;并 參 考 GB/T26610.2—2014 和 該 壓 力 容器最近3次的檢驗報告,對其歷史定期檢驗結(jié)果進行分析;然后對篩選出存在與壽命相關(guān)損傷的壓 力容器進行與預(yù)期使用壽命相關(guān)度水平的評估與歸 類;最后對存在與預(yù)期使用壽命相關(guān)的壓力容器進 行檢驗與量化評估,并針對損傷給出檢驗建議。
2 加氫裂化裝置潛在損傷模式識別
2.1 加氫裂化裝置概況
加氫裂化工藝的原理為:在較高壓力下,烴類分 子和氫氣在催化劑表面進行裂解反應(yīng),并生成了較 小分子,同時也發(fā)生了加氫脫硫、脫氮和不飽和烴的 加氫反應(yīng),生成了石腦油、航空煤油以及柴油等。該 裝置主要由反應(yīng)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)3大系統(tǒng) 組成[5-6]。
加氫裂化裝置共涵蓋了62臺超期服役的壓力 容器,這些壓力容器的類別和安全狀況等級如表1 所示,其中第I類和第II類壓力容器占比79.03%, 安全狀況等級為 3 級的壓力容器占比 46.38%,不 存在安全狀況等級4級及以上的壓力容器。
2.2 潛在損傷機理
結(jié)合對加氫裂化裝置內(nèi)壓力容器現(xiàn)有存檔資 料的審查,以及對加氫裂化工藝流程的分析,對加 氫裂化裝置 進 行 潛 在 損 傷 模 式 識 別,發(fā) 現(xiàn) 其 主 要 的潛在損 傷 有:① 腐 蝕 減 薄,如 高 溫 硫 化 物 腐 蝕 (氫氣環(huán)境)、氯化銨腐蝕、酸性水腐蝕、胺腐蝕等; ② 環(huán)境開裂,如濕硫化氫破壞、胺應(yīng)力腐蝕開裂、 堿應(yīng)力腐蝕開裂等;③ 材料劣化,如回火脆化、晶 粒長大;④ 機械損傷,如 蠕 變 損 傷;⑤ 其 他 損 傷, 如高溫氫腐蝕、堆焊層剝離和開裂等[7-10]。
3 與預(yù)期使用壽命相關(guān)度的歸類與篩選
結(jié)合潛在損傷模式識別結(jié)果與歷史定期檢驗結(jié) 果,判斷壓力容器是否存在與預(yù)期使用壽命相關(guān)的 損傷,并對其損傷情況或損傷程度進行評估,分析壓 力容器與預(yù)期使用壽命的相關(guān)度水平。壓力容器與 預(yù)期使用壽命的相關(guān)度分為3類:無關(guān)、低相關(guān)度和 高相關(guān)度。
加氫裂化 裝 置 內(nèi) 62 臺 超 期 服 役 壓 力 容 器 的 損傷模式識別和預(yù)期使用壽命相關(guān)度分析結(jié)果如 表2所示,其中報廢壓力容器1臺,拆除壓力容器 2臺。
4 檢驗建議
4.1 存在腐蝕減薄損傷的壓力容器
在對存在腐蝕減薄損傷的3臺壓力容器進行定 期檢驗時,應(yīng)根據(jù)最近一年的定期檢驗壁厚測量報 告,對其進行強度校核,計算壁厚測量報告中的最小 壁厚能否滿足校核溫度、校核壓力條件下所需的最 小壁厚(名義厚度)。校核對象為壓力容器的主體部 件(腐蝕減薄超腐蝕裕量部位,不含接管與附件),校 核的許用應(yīng)力是根據(jù)材料的牌號在設(shè)計標準中選取 的,若設(shè)計標準中沒有,可根據(jù)材料標準及設(shè)計標準 中的許用應(yīng)力選取原則進行計算獲得,焊接接頭系 數(shù)為設(shè)計標準中的較小值,校核溫度和校核壓力為 設(shè)計溫度和設(shè)計壓力。依據(jù)2017年5月1日的定 期檢驗數(shù)據(jù)以及廠方提供的數(shù)據(jù),對3臺存在腐蝕 減薄損傷 的 壓 力 容 器 進 行 強 度 校 核,結(jié) 果 如 表 3 所示。
4.2 存在其他損傷的壓力容器
該加氫裂化裝置內(nèi)存在其他損傷+回火脆化的 壓力容器有3臺,對其檢驗建議如表4所示,若缺陷 仍未消除或者發(fā)生擴展,需立即進行消除或者對其 進行安全評定。
4.3 存在環(huán)境開裂損傷的壓力容器
該加氫裂化裝置內(nèi)有2臺壓力容器存在環(huán)境開 裂損傷,且在近3次定期檢驗中檢出了存在內(nèi)表面 裂紋損傷,對其檢驗建議如表5所示,建議對主體焊 縫、接管及應(yīng)力集中部位進行不小于50%的表面缺 陷無損檢測。
4.4 存在設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、腐蝕裕量不明的壓 力容器
對該加氫裂化裝置內(nèi)設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、腐蝕 裕量相關(guān)數(shù)據(jù)缺失的壓力容器進行強度校核,結(jié)果 顯示其最小壁厚均滿足校核溫度和校核壓力條件下 所需的最小壁厚。
4.5 與預(yù)期使用壽命無關(guān)、低相關(guān)度的壓力容器
該加氫裂化裝置內(nèi)有48臺與預(yù)期使用壽命無 關(guān)的壓力容器,建議依據(jù) TSG21—2016 《固定式壓 力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及有效期內(nèi)的定期檢驗 報告,辦理使用登記變更。
對加氫裂化裝置內(nèi)5臺與預(yù)期使用壽命低相關(guān) 度的壓力容器,建議依據(jù) TSG21—2016及表4提出 的方法進行檢驗,并根據(jù)檢驗結(jié)果確定安全狀況等 級和下次檢驗時間。
5 結(jié)語與建議
壓力容器的使用狀況、材料選用、工作介質(zhì)、運行及 維修記錄等資料,對識別加氫裂化裝置的損傷模式尤為重要。對加氫裂化裝置的設(shè)計數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、運行及維 修數(shù)據(jù)和歷次定期檢驗報告進行分析,可以識別裝置在 不同溫度和壓力條件下的損傷模式,從而可以對超期服 役壓力容器的檢驗提出針對性的指導意見。
建議廠方加強壓力容器的日常維護與管理,確 保所有安全附件(安全閥、液位計等)檢驗合格并有 效。建議在日常設(shè)備管理中加強密封部件、安全附 件的維護、保養(yǎng)及更換,按期進行定期檢驗,嚴格執(zhí) 行工藝操作規(guī)程,且編制切實可行的專項應(yīng)急預(yù)案。
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<文章來源>材料與測試網(wǎng)>期刊論文>理化檢驗－物理分冊>58卷>9期(pp:11-13)>