[整理版]16在役焦炭塔筒体鼓胀变形剖析(daigai)

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1、在役焦炭塔筒体鼓胀变形分析郭宏伟121001辽宁石化职业技术学院机械技术系金春远121001中国石汕锦州石化公司焦化车间摘要焦炭塔从1990年建设投入运行至今，在运行过程中从塔底部锥段向上多层塔节发生了臓胀变形，并发现了大量表面裂纹，利用射线、超声、着色等无损检测手段检测，金相显微组织分析等手段进行定量与定性分析，确定该塔还可以在稳定操作条件下继续生产。关键词焦炭塔变形检测分析1引言4#焦炭塔是1990年11刀制造安装、并于同年12刀投入运行的大型设备。该设备的材质为20G；规格尺寸为26100X31027X30/36

2、（mm）；±封头为球形，下封头为锥体结构；设计压力心：0.3MPa,设计温度丁。：上段440°C,下段475°C；操作压力巴:0.2MPa,平均操作温度几：460°C（上段430°C,下段490°C）o该焦炭塔在运行中，每隔48小时压力和温度变化一次，内部介质为焦化富气、汽油、柴汕、蜡汕、石汕焦、水和水蒸汽。该焦灰塔自投入运行以来，在多年的运行中鼓胀变形严重，R工况恶劣，对英运行的安全构成了威胁。图1变形的碱驚歸号测■量时间（年）最人直径Di塔休上的农面裂纹测庞亘径变化值ADi（編19996210Ml24#塔体直径2箱

3、度册曇M2200320051999200362906310625063008010050塔体筒节内径的测虽数据见茂1，2筛茁高度的漱丼做据见表2。卸歸编号及变形悄况示意见图3o1999626565M420032005M52003200563406310640062906333759043表24#焦炭塔筒节高度H筒壁序号测量时间(年)测量高度II(mm)测定高度变化值AH(mm)H12003156020051554-62009159036H22003152020051570502009164373H32003156020

4、051650-1020091582-68H42003158020051588820091580-8H52003159020051585-5200915850从表1及表2屮的测聚结果可以看到4#焦塔塔节径向鼓胀变形量在逐渐增人，而且筒节高度也发生了明显倾斜性变化，4#焦炭塔确已发生了比较严重的变形。图34#焦炭塔筒节编号及变形示意图夕卜观检查发现,最大错边量:纵缝3.Omm,环缝4.Omni；最人棱角：纵缝5.0mm,环缝6.0mm；局部变形凸凹量：230mm。布点测厚共测178点，筒体壁厚最小值为33.4mm,最大值为

5、36.lnim；封头壁厚最小值为33.lmm,最人值为33.5mm。腐蚀检杏表明，未见明显腐蚀。3无损检测及结果3.1渗透检查在变形较大外壁的三道环缝屮，在沿焊缝两侧均杳出整圈的表面裂纹，另两道环缝上也杳出了长度十分严重的表面裂纹；另外在塔体内壁上，也杳出一些表面龟裂裂纹，其屮最长一处裂纹尺寸50mmo3.2射线探伤在有条件的位宜合计拍片总数共408张，其中环缝358张，纵缝50张，裂纹片120张。3.3超声波探伤山于渗透探伤和射线探伤查出的裂纹缺陷极其严重，考虑到费用及时间因素，故决定采用超声波方式对没作渗透和射线检

6、杳的其余焊缝进行探伤，乂查出了数量可观的新裂纹缺陷。后经返修打磨证实,经本次超声波探伤内壁环缝13道，共计发现73处超标性缺陷，所确定的超标缺陷100%皆为裂纹性缺陷。纵焊•缝上也查到了超标缺陷。4金相显微组织分析4.1金相组织分析对4#焦炭塔鼓胀变形严重的下锥体、第一至第五筒节的塔壁母材及其相邻的焊缝作了金相组织分析。母材纽织：铁索休+珠光体焊缝组织：魏氏体或铁素体+珠光体热影响区组织：粗大魏氏体品粒度：6级部分筒体母材组织出现珠光体球化，球化级别为4级或3级。4.2表面裂纹检验和其附件金相组织分析从笫四道环焊缝外表

7、而裂纹明显处挖取试样，对其表而裂纹的侧而形貌、裂纹附近的金相组织及裂纹的深度进行了分析和测定。图4分别是一条表面裂纹的不同区段、不同放大倍数的图像。另外，也対焊缝表面的夹渣缺陷也作了放大观察。表面裂纹的深度校小，实测为0.68mnio考虑打僭的厚度，该表面裂纹的深度佔计约为1.0^1.5mm,属较浅的裂纹。从图像可明显看到，裂纹是由外壁表面启裂后，沿着垂直于壁厚的方向往内壁扩展的，从微观组织上可看是典型的穿晶式扩展形貌，这应属于疲劳裂纹扩展的典型形貌。呈黑色的裂纹两侧组织应为高温(500°C)下金属被氧化后得形貌。图5

8、基体组织(品粒度：&5级)图6焊缝及热影响区组织形貌图5和图6分别为材料外壁的母材、焊缝和热影响组织。母材为铁素体+珠光体；焊缝为铁素体+珠光体；热影响区为魏氏体(网状)、母材品粒度&5级，未见到珠光体球化现象。金和组织为正常组织。5硬度测定焦炭塔的硕度测泄结果见下表3。表3焦炭塔硬度测最结果检测位置平均硬度值母材热影响区焊缝里氏