化工设备讲座——设备失效事例及分析，,讲座，课件.ppt

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1、化工设备讲座——设备失效事例及分析一.概述当前石油化工发展的特点：大型化高参数：高温、高压、强腐蚀实例1：烟囱总高：80000mm二.实例分析圆柱部分：35000mm圆锥部分：45000mm直径：圆柱：2150mm圆锥：2150/4000mm材料：壳体：低碳钢内部：耐火材料振动特点：1.和风向有关2.和风速有关3.间歇性的卡曼漩涡及涡街卡曼漩涡及涡街的数值模拟卡曼涡街形成的条件：对于在流体中的圆柱体雷诺数R（4747时，圆柱体后的旋涡交替脱落，形成卡曼涡街。当圆柱两侧交替

2、产生旋涡时，两侧交替地产生垂直于流体流动方向的推力PL的作用共振的预防0.85fn1

3、18Ni9管子－管板连接隔板以上部分：强度焊＋贴胀隔板以下部分：强度焊未胀接设备简图换热器损坏情况换热管端部1.损坏特点及分析：分层隔板上部管口焊缝断裂管子伸出管板外100～150mm共312根换热管，焊缝开裂且管子伸出的管口共87个，占27.8％隔板槽以下部分，管口完好无损2.原因分析：1.壳层压力在U型管产生的轴向推力F1/2=1126.4kgf2.隔板上下的换热管温差产生的应力F2=2572.4kgf两者合成：1.上部换热管：F1/2＋F2=3698.8kgf2.下部换热管：F1/2－F2=－1446kgf3.数值模拟：(a)(b)管子与管板连

4、接焊缝处的应力集中及变形应力集中区应力集中区如果上部管口断裂：管外：P＝11.0MPa管内：P＝3.5MPa温度：上部360℃下部310℃边界：下管口固定，上管口自由设备简况：塔径：5000mm塔高：H≈55000mm结构：填料塔，内装规整填料实例3：塔设备大修期间停车－退料－加盲板－蒸汽吹扫－降温－开人孔盖通风，准备交施工队下午3：00点打开人孔盖夜间10：00左右，发现塔中部已经发红，推断是内部燃烧，并通知消防救火11：00在救火过程中塔从中部开始发生倾斜，并断裂倒塌，掉落在地上污垢及腐蚀产物附着在填料内腐蚀及氧化反应：防止含FeS的填料塔及其

5、它设备管道产生自燃的某些措施：（1）控制温度：控制设备内温度，如果某些原因出现温度升高，应及时喷水降温。一般控制温度在60℃以下。（2）控制温度：如设备内温度减小<20％则可能会出现自燃。一般也可喷水增温，最小>20%。（3）清除设备及管道内的含FeS的腐蚀产物（4）系统脱硫设备简况：稀释蒸汽发生器是乙烯装置中重要的大型换热器，主要结构参数如下：实例4：稀释蒸汽发生器主体尺寸(mm)换热管尺寸(mm)换热管数量布管方式换热面积（m2）空重（kg）φ2300×20×9500φ25×2.5×95003160正方形229684560稀释蒸汽发生器设计操作参

6、数：介质质量流量(T/h)体积流量(m3/h)温度(℃)压力(MPa)壳程进口饱和水515.016572.2167.40.639壳程出口饱和水＋DS蒸汽饱和水:410.909DS蒸汽:104.107饱和水:456.5DS蒸汽:26966167.40.639管程进口急冷油3400.8923000210.30.977管程出口急冷油3400.8923000180.00.879设备外观：1.原因分析：管束振动宏观和微观腐蚀形态微观组织和力学性能水质分析自2005年11月以来四台稀释蒸汽发生器相继发生管束泄漏，严重影响了正常生产及装置的安全a.振动校核计算计算

7、横流速度和临界横流速度计算卡门旋涡频率fV和换热管的固有频率fn符合下列条件中的任何一条，就有可能发生管束振动。（1）卡门旋涡频率fV与换热管最低固有频率fn之比大于0.5；（2）横流速度V大于临界横流速度Vc结果表明：在正常操作工况下该设备发生管束振动破坏是有可能的.b.宏观和微观腐蚀形态分析腐蚀较为严重的换热管其部位大多集中于换热器的下部，且多位于管板的边缘部位泄漏的管束换热器堵管部位换热管腐蚀形态换热管与折流板接合部换热管被磨损管束外表面发生大面积溃疡状腐蚀凹坑微观腐蚀形态1.换热管外表面布满腐蚀产物，整个管束外表面可以分为黑色区（污染区）和黄

8、褐色区（腐蚀区）两种区域2.对黑色区域（污染区）的能谱成分分析结果表明，该区域垢层组成主要以泄漏污染物（碳元