大型焦炭塔裙座裂纹探析及优化改进.pdf

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1、静设备石P油化工设备技术，2011，32(6)·8·etro—ChemicalEquipmentTechnology大型焦炭塔裙座裂纹探析及优化改进赵睿(中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司，辽宁抚顺113004)摘要：介绍了2台材质为14Cr1MoR、规格为9800mm×37001mm×(3O／32／34／38／42)mm的焦炭塔裙座产生贯穿性裂纹的情况。对裙座进行了受力分析，找出了产生裂纹的原因，制定了相关的返修方案，并提出了焦炭塔生产操作的注意事项及裙座结构优化和改进措施。关键词：焦炭塔14CrlMoR裙座裂纹抚顺石化分公司240

2、0kt／a焦化联合装置，10：()()塔一1切换至塔一2，塔一1小给汽；是该公司“千万吨炼油，百万吨乙烯”炼油结构调11：30塔一1大给汽；整的重要组成部分，该装置始建于2007年1O月，14：OO塔一1小给水；2010年9月23日开车一次成功。其中4台材质15：O0塔一1大给水；为14Cr1MoR、直径为9．8m的焦炭塔为该装置次日3：OO塔一1放水；的核心设备，该塔的运行状态直接决定了装置能8：OO塔一1除焦(以上过程为冷焦过程)；否平稳生产。13：OO塔一1赶空气，蒸汽试压，预热；1焦炭塔的操作特点15：()()塔一1放油气，循环；焦

3、炭塔操作条件十分苛刻，以该设备20年的22：O0塔一2切换至塔一1，塔一2小给汽(以上过预期寿命计算，36h生焦周期切换操作，将有4程为预热过程)；670多次完整的压力、温度循环；若按照24h生塔一1生产36h至第三天10：O0塔一1换至塔一焦周期切换操作，将有近7000次完整的压力、温2(生焦过程)。度循环。因此，在设计中不仅要考虑高温硫及硫3裂纹检出情况化氢的腐蚀，还必须考虑设备承受疲劳载荷产生国内现有的早年投用的焦炭塔已出现不少问的破坏。另外焦炭塔间歇操作，反复生焦、冷焦题：焦炭塔鼓凸变形、筒体与裙座之间的焊缝等部(急冷)、预热(急热

4、)，操作温度从常温到500。C周位出现裂纹等。抚顺石化的4台焦炭塔投产于期性大幅度变化；除焦时高压水对塔内壁有猛烈2010年9月，2011年6月29日、7月2日，A、B冲击作用；塔内介质从液态变成固态。这些特点塔裙座发现裂纹。缺陷位于标高18．9～23．5m不仅决定了焦炭塔结构的特殊性，也决定了其特平台(标高约为22m)，均在裙座U形口附近。殊的受力情况。调查发现，各个焦炭塔塔体焊缝其中A塔缺陷部位在裙座西北方向45。左右，经的结构形式是焦炭塔设计的关键。本文就焦炭塔内部MT检验与外部PT检验，均为300mm左裙座的结构优化设计改进作一探讨

5、。右贯穿性裂纹，见图1和图2。2焦炭塔生产工艺流程B塔缺陷部位在西南方向60。左右，经内部MT检验与外部PT检验，内部长度为225mm，渣油入装置后经与产品换热升温至280℃左右，与分馏塔底循环油混合后升温至330℃进入外部长约150mm，见图3和图4。加热炉缓冲罐，经辐射进料泵进入加热炉升温至收稿日期：2011-0725。500℃，经四通阀进入焦炭塔底部生产，高温油气作者简介：赵睿，男，辽宁抚顺人，毕业于辽宁石油化工大学急冷至410℃后进入分馏塔。项目管理专业，获工程硕士学位，现主要从事石油化工设备焦炭塔生产程序如下(以36h生焦周期为例

6、的管理工作，已发表论文5篇，副主任，工程师。Email：zhr7278@petrochina．com．cn说明)：第32卷第6期赵睿．大型焦炭塔裙座裂纹探析及优化改进计成败的关键所在。焦炭塔裙座的结构形式基本有以下4种：即一般对接型、搭接型、圆弧过渡对接型和整体锻焊型。各种形式裙座的状态参数见表1E。图1A塔内部缺陷形貌图3B塔外部缺陷形貌图2A塔外部缺陷形貌4焦炭塔裙座应力及裂纹综合分析4．1焦炭塔裙座结构介绍焦炭塔裙座的结构设计是焦炭塔设计的重图4B塔内部缺陷形貌点，选取适宜的合理的裙座结构形式是焦炭塔设表1焦炭塔裙座顶部结构的应力和疲

7、劳分析由表1可知，整体锻焊结构从抗疲劳破坏方型焦炭塔中推广]。面讲具有相当的优势，一是锻焊结构经机加工，表圆弧过渡对接型从疲劳寿命上讲不如整体锻面平整；其次是材料经锻压后内部缺陷较少，焊接焊型结构，但其计算应力集中系数却与整体锻焊质量易于控制，裙座的塑性储能区的强度不再依结构相同，因此通过改进应能达到与整体锻焊结靠焊肉的强度得以保证，内在质量比焊接结构好构相同或相近的效果，抚顺石化的4台焦炭塔裙得多，对接焊缝部位的尺寸易于控制，从而减少应座结构采用圆滑过度对接型，如图5所示。该结力集中现象的发生，有助于获得最小的应力和最构形式与传统的圆弧过

8、渡形式有个最大区别在于长的疲劳寿命。但这样的大型锻件，加工难度很裙座有个半径为23mm的翻边，其目的在于增加大，国内有能力制造的企业主要集中在中国一重裙座的弹性，增强抵御塑性变形