浅谈石化成套装置压力容器损伤模式及检验策略

浅谈石化成套装置压力容器损伤模式及检验策略

付强

浙江省特种设备科学研究院  浙江杭州  310020

摘要：石化企业在国民经济发展过程中具有重要的作用，所以使用的成套装置也比较多，其中压力容器的数量众多，而且工况非常的复杂，因此加强压力容器的检验，不仅可以确保压力容器的使用安全，也可以有效地规避检验风险。

关键词：石化行业；成套装置；压力容器；损伤模式；检验策略

为了能够确保压力容器的使用安全，我国制定了相关的标准和规范，并且给出了材料、设计、制造、检验等方面的要求，但是随着相关技术的不断发展，石化企业的生产要求也在不断提升，在这样的情况下，更高参数更加复杂的压力容器不断出现，需要加强损伤模式识别，使用科学的检验方式，才能确保压力容器的运行安全。

1压力容器常见的损伤情况分析

压力容器在实际使用的过程中，一般应用在严苛的工况下，承载着高温高压介质，一旦发生爆炸泄漏﹐就会引发火灾、中毒等灾难性事故。所以需要对压力容器进行检验﹐从而降低设备安全事故发生几率。而压力容器在外部机械力、介质环境、热作用等单独或共同作用下，会造成材料性能下降、结构不连续或承载能力下降,这种损伤的持续发展和积累，会引发压力容器失效的产生。因此，正确识别损伤模式，有助于发现压力容器的潜藏缺陷，进而确定压力容器安全状况等级，然后决定是否能够继续投入使用。

1基本情况分析

1.1压力容器损伤模式

压力容器损伤模式，主要有以下几种情况。第一种，腐蚀减薄。指的是在腐蚀性介质作用下，金属发生损失所造成的壁厚减薄情况。第二种，环境开裂。指的是在腐蚀性介质的作用下，材料出现的开裂情况。第三种，材质劣化。是指在服役环境的作用下，材料微观组织或者是力学性能发生的退化现象。第四种，机械损伤。是指材料在机械载荷或者是垫载荷的作用下，出现的承载能力下降情况。在进行压力容器检验时，如果识别出了具体损伤失效模式，那么就会更容易的发现缺陷﹐这样也就可以判断缺陷对安全产生的影响，同时也可以预测缺陷发展趋势﹐这样对于压力容器检验具有重要影响。在日常的检验过程中，检验人员通过分析压力容器的损伤机理和影响因素，还有敏感材料和可能发生的损伤情况，就采取积极有效的检测方法，从而制定具体的检验方案。在实际操作过程中，应当根据压力容器检验规范进行综合评价，然后确保压力容器安全状况和等级，进而确定具体的检验周期。

1.2检验中比较常见的问题

对压力容器进行检验，主要是依据TSG 21《固定式压力容器安全技术监察规程》进行定期检验。压力容器的定期检验，主要是指特种设备的检验机构，按照一定时间周期，并且在压力容器停机时，对在用压力容器进行安全状况验证的相关活动，压力容器检验的性质，具有一定的周期性和全面性。目前对成套装置中的压力容器检验，对于检验机构是比较被动的。而成套化工装置生产又具有连续性特点，所以用户单位一般都是2-3年停机检修一次，检修时间是1-2周。一般情况下一整套的生产装置压力容器数量在300-500台，有的甚至会更多，对于那些没有RBI（基于风险的检验）应用条件的企业，检验机构所面临的客观问题较多，这就给检验工作带来了一定难度。因此在具体检验中，经常会发生以下几个方面问题。第一，年度定期检验计划不够严密，所以检验工作开展不顺利。第二，设备档案不够齐全，所以给现场检验带来了一些困扰，使得检验质量降低。第三，不能按期开罐检验，无法全面检验。第四，日常维修养护和安全检查等相关记录不完善，重点项目检查不明，导致隐患不能及时发现。

2损伤模式和检验策略

压力容器由于品种比较多，而且结构比较复杂，所以在具体应用时，由于工况和环境的不同，损伤机理和形态也有很大差别，因此使用的检验策略也有一定差异。

2.1液化储罐检验

在石化行业当中，液化石油气储罐是比较常用的设备，其介质主要是液化石油气，简称LPG。主要的成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时还含有少量乙烯、丙烯、乙烷丁烯、微量硫化物杂质。LPG对储罐材料是没有腐蚀和损害的，但是LPG中由于含有少量水，当与硫化氢结合以后，就会使储罐产生应力腐蚀。而LPG还具有热胀冷缩的特点，温度越高膨胀就会越厉害。而液体体积也会随温度升高而发生膨胀，在计算膨胀量时，可用式：V2=V1[1+a ( t2-t1)]来计算。其中V1和V2是液体温度，t1、t2体积，用m3来表示。a表示的是液体温度，还有t1和t2平均体和积膨胀系数，1/oC。通过相关计算可以知道，液化石油气液体体积膨胀系数，会比水大很多，而且随着温度是升高，系数会不断增大，因此液化石油充气装站，一般都是在雾天安装液化石油储罐，这样可以避免烈日暴晒。

2.2损伤模式

液化石油气储罐损伤模式，主要就是湿硫化氢应力腐蚀开裂。由于储罐材料是碳钢，还有低合金钢，所以在含水和硫化氢环境当中，碳钢和低合金钢很容易出现损伤，形成氢鼓泡和氢致开裂，以及应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂这4种形式损伤。其中氢鼓包主要是因为腐蚀氢所引起的，经常在储罐内表面和外表面部位，以及表面凸起形式出现。氢鼓包能在距钢板表面的不同深度处出现，也能在钢板中间和靠近焊缝位置出现。有时相邻近的鼓包会连成一起从而形成裂纹，还会导致鼓包之间内部裂纹连接，从而出现台阶状形态。

2.3检验策略

首先，进行宏观检验。就是对内外表面进行全面检查，主要的检查外表面漆层，是否存在破损和脱硫，查看储罐底部和气液交界位置，是否存在鼓包。然后查看是否存在机械损伤和焊缝情况，以及支座是否存在开裂和变形。其次，壁厚测定。对液位波动、腐蚀部位、减薄部位，使用超声波进行壁厚检测。再次，硬度测定。检测焊缝和母材，以及热影响区硬度。最后，安全附件检测。检查安全阀、压力表的安装情况，以及紧急切断阀门的状态。

结束语：

在石化行业迅猛发展的今天，成套化工生产装置越来越多的情况下，如何对这么多数量的压力容器进行检验，同时有效地确保检验工作质量，是当前比较关注的重点内容，同时也是提高特别设备安全运行的有效方法。因此就要加强损伤模式分析，这样才能制定出适合的检验策略，从而有效地预防安全事故。

参考文献：

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