摘 要:對加氫裂化裝置内62台超期服役的壓力容器進行潛在損傷模式識别,歸類并篩選了壓 力容器與預期使用壽命的相關度。結果表明:62台壓力容器中,與預期使用壽命有低相關度的壓 力容器共5台;與預期使用壽命有高相關度的壓力容器共6台,其中有3台存在腐蝕減薄損傷。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。

關鍵詞:壓力容器;加氫裂化裝置;超期服役;損傷模式識别

中圖分類号:TE969 文獻标志碼:A 文章編号:1001-4012(2022)09-0011-03

近些年,化工企業中在用壓力容器的數量持續 增長,超過設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管部門以及檢驗檢測行業 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複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、典型環境下的損傷 模式以及失效形式,對檢驗機構的定期檢驗以及使 用單位的安全管理均有重要的意義。國内檢驗機構 多數是檢驗單台或數台超期服役的壓力容器,很少 對整個裝置内的壓力容器進行檢驗[4]。

依據 GB/T30579—2014《承壓設備損傷模式識 别》、GB/T35013—2018《承壓設備合于使用評價》以 及 GB/T26610.2—2014《承壓設備系統基于風險的 檢驗實施導則 第2部分:基于風險的檢驗策略》,筆 者對某化工企業加氫裂化裝置内62台達到設計使用 年限的壓力容器進行潛在損傷模式識别,歸類并篩選 了壓力容器與預期使用壽命的相關度,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路線

壓力容器損傷與預期使用壽命相關度分析技術 路線為:首先采用 GB/T30579—2014的方法,對某 化工企業加氫裂化裝置内的壓力容器進行潛在損傷 模式識别;并 參 考 GB/T26610.2—2014 和 該 壓 力 容器最近3次的檢驗報告,對其曆史定期檢驗結果進行分析;然後對篩選出存在與壽命相關損傷的壓 力容器進行與預期使用壽命相關度水平的評估與歸 類;最後對存在與預期使用壽命相關的壓力容器進 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别

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,并生成了較 小分子,同時也發生了加氫脫硫、脫氮和不飽和烴的 加氫反應,生成了石腦油、航空煤油以及柴油等。該 裝置主要由反應系統、分餾系統、脫硫系統3大系統 組成[5-6]。

加氫裂化裝置共涵蓋了62台超期服役的壓力 容器,這些壓力容器的類别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

結合對加氫裂化裝置内壓力容器現有存檔資 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 别,發 現 其 主 要 的潛在損 傷 有:① 腐 蝕 減 薄,如 高 溫 硫 化 物 腐 蝕 (氫氣環境)、氯化铵腐蝕、酸性水腐蝕、胺腐蝕等; ② 環境開裂,如濕硫化氫破壞、胺應力腐蝕開裂、 堿應力腐蝕開裂等;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 與預期使用壽命相關度的歸類與篩選

結合潛在損傷模式識别結果與曆史定期檢驗結 果,判斷壓力容器是否存在與預期使用壽命相關的 損傷,并對其損傷情況或損傷程度進行評估,分析壓 力容器與預期使用壽命的相關度水平。壓力容器與 預期使用壽命的相關度分為3類:無關、低相關度和 高相關度。

加氫裂化 裝 置 内 62 台 超 期 服 役 壓 力 容 器 的 損傷模式識别和預期使用壽命相關度分析結果如 表2所示,其中報廢壓力容器1台,拆除壓力容器 2台。

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台壓力容器進行定 期檢驗時,應根據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 核的許用應力是根據材料的牌号在設計标準中選取 的,若設計标準中沒有,可根據材料标準及設計标準 中的許用應力選取原則進行計算獲得,焊接接頭系 數為設計标準中的較小值,校核溫度和校核壓力為 設計溫度和設計壓力。依據2017年5月1日的定 期檢驗數據以及廠方提供的數據,對3台存在腐蝕 減薄損傷 的 壓 力 容 器 進 行 強 度 校 核,結 果 如 表 3 所示。

4.2 存在其他損傷的壓力容器

該加氫裂化裝置内存在其他損傷 回火脆化的 壓力容器有3台,對其檢驗建議如表4所示,若缺陷 仍未消除或者發生擴展,需立即進行消除或者對其 進行安全評定。

4.3 存在環境開裂損傷的壓力容器

該加氫裂化裝置内有2台壓力容器存在環境開 裂損傷,且在近3次定期檢驗中檢出了存在内表面 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 存在設計壓力、設計溫度、腐蝕裕量不明的壓 力容器

對該加氫裂化裝置内設計溫度、設計壓力、腐蝕 裕量相關數據缺失的壓力容器進行強度校核,結果 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 與預期使用壽命無關、低相關度的壓力容器

該加氫裂化裝置内有48台與預期使用壽命無 關的壓力容器,建議依據 TSG21—2016 《固定式壓 力容器安全技術監察規程》及有效期内的定期檢驗 報告,辦理使用登記變更。

對加氫裂化裝置内5台與預期使用壽命低相關 度的壓力容器,建議依據 TSG21—2016及表4提出 的方法進行檢驗,并根據檢驗結果确定安全狀況等 級和下次檢驗時間。

5 結語與建議

壓力容器的使用狀況、材料選用、工作介質、運行及 維修記錄等資料,對識别加氫裂化裝置的損傷模式尤為重要。對加氫裂化裝置的設計數據、工藝數據、運行及維 修數據和曆次定期檢驗報告進行分析,可以識别裝置在 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,确 保所有安全附件(安全閥、液位計等)檢驗合格并有 效。建議在日常設備管理中加強密封部件、安全附 件的維護、保養及更換,按期進行定期檢驗,嚴格執 行工藝操作規程,且編制切實可行的專項應急預案。

參考文獻:

[1] 苗龍.16MnDR鋼低溫壓力容器焊縫返修裂紋産生原 因分析[J].理 化 檢 驗 (物 理 分 冊),2020,56(6):56- 59.

[2] 魏光強,田大容,李衛軍,等.某核電站壓力容器 O 形 密封環洩 漏 原 因 分 析 [J].理 化 檢 驗 (物 理 分 冊), 2020,56(4):41-45.

[3] 李杜偉,胡棟.基于模糊層次分析法的超期服役壓力 容器安全評估[J].低溫與特氣,2021,39(5):49-52.

[4] 林道雲,覃傑.超 期 服 役 壓 力 容 器 檢 驗 方 法 的 探 讨 [J].中國特種設備安全,2015,31(增刊1):46-48.

[5] 劉萬朋.壓力容器系統基于風險的檢驗維修策略應用 研究[D].上海:華東理工大學,2013.

[6] 劉祥春.1PE裝置 使 用 超 二 十 年 壓 力 容 器 評 估 研 究 [D].上海:華東理工大學,2012.

[7] 宋嶽潭,韓作金.超過設計使用年限的壓力容器檢驗 問題研究[J].中國設備工程,2020(19):148-150.

[8] 劉新尚.超過設計使用年限的壓力容器檢驗問題探讨 [J].化工機械,2019,46(5):481-484.

[9] ZHANG Y,CAO W G,SHU C M,etal.Dynamic hazardevaluationofexplosionseverityforpremixed hydrogen-airmixturesinasphericalpressurevessel [J].Fuel,2020,261:116433.

[10] QUE Z,SEIFERT H P,SP?TIG P,et al. Environmentaldegradationoffractureresistancein high-temperature water environments oflow-alloy reactorpressurevesselsteels withhighsulphuror phosphoruscontents[J].Corrosion Science,2019, 154:191-207.

<文章來源 >材料與測試網 > 期刊論文 > 理化檢驗－物理分冊 > 58卷 > 9期 (pp:11-13)>

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!