焦炭塔安全评定的研究

对已使用14年、目前已经发生腰鼓变形的焦炭塔的筒体材质作金相检验,发现其珠光体球化达到4级,材质老化程度较大;作硬度、厚度、应力和温度测试,进行应力、最大允许操作压力的校核,得出焦炭塔在厚度和强度方面是安全的。对焦炭塔的剩余寿命评估,做了一些基础性的研究工作,以期提高焦炭塔的使用寿命,为企业如何提高经济效益提出一些建议。     

基于三维数值模拟的焦炭塔塔体失效研究

建立了结构上完整的焦炭塔三维有限元分析模型,考虑了塔内焦炭对塔体受力的影响以及内压边界随时间变化等因素,对焦炭塔整个工作过程进行瞬态温度-结构耦合分析,模拟应力、应变场,并与塔体失效的实际检测结果进行对比分析。采用间接耦合方法进行焦炭塔结构分析,选用Solid 45单元。分析结果表明,周期变化的温差应力是焦炭塔产生高应力的根本原因,尤其是水冷阶段焦炭塔温度迅速降低,产生了较高的热应力;焦炭塔1个工作周期内,下部筒体环焊缝和裙座搭接焊缝等开裂部位承受着大幅值的循环热应力作用。     

焦炭塔进料管焊缝开裂原因分析与处理

叙述了焦炭塔进料管焊缝开裂的情况，分析了产生裂纹的原因，主要是由于温差应力引起，焊缝承受高温应力与常温应力的低周疲劳载荷，达到了疲劳极限而突然发生断裂，并对采取的相应安全措施做了概述。     

焦炭塔筒体热应力的理论分析

通过建立焦炭塔的二维温度场模型,分析各种载荷下焦炭塔塔体径向和轴向的应力大小,再通过叠加得到组合应力。计算结果表明:由温差产生的应力占主导地位,并且进油生焦和进水冷却2个阶段的温差应力最大,而轴向温差产生的温差应力要比径向温差产生的温差应力大的多;由自重和内压产生的应力很小。     

焦炭塔鼓凸变形应力测试与分析

焦炭塔长期在高温及充焦、除焦的冷热疲劳作用下运行,常出现塔体局部严重变形和母材焊缝开裂问题。针对这一现象,对某厂焦化车间三号焦炭塔采用塔体表面贴应变片的方法,通过对其一个工作循环周期(48 h)进行塔体表面应变和温度测量并计算塔体应力,对整个焦炭塔的应力状况进行考察。结果表明,冷焦过程中液面逐渐上升,液面与塔壁相交圆周处的应力发生迅速的升高与回落,由此产生的温差应力是导致塔体残余应力和鼓凸变形的主要原因。同时,焊缝处较高的强度造成焊缝处变形较小而筒节中央变形较大,使焊缝热影响区应力较高也是塔体发生鼓凸变形的原因。此结论可为焦炭塔的设计、加工以及寻求解决鼓凸变形问题的方法与对策提供可靠的理论依据,对焦炭塔的操作也有一定的指导意义。     

焦炭塔疲劳寿命评估

通过对焦炭塔失效形式的分析和材料疲劳试验 ,用JB 4 732— 95中疲劳寿命评估的一般方法 ,对已运行 38a的焦炭塔的剩余寿命进行了评估 ,并计算了出该焦炭塔的剩余使用寿命     

焦炭塔强度评定及疲劳剩余寿命评估

以某炼油厂LD52B2-2B焦炭塔为研究对象,在机械载荷和温度载荷共同作用下的工况下,利用有限元分析软件ANSYS对其进行应力分析与强度评定,各部位均满足强度要求,同时对其最薄弱区域进行疲劳强度评定,通过对剩余寿命评估方法的研究,得到了焦炭塔的最大剩余使用寿命。     

针状焦焦炭塔水冷倾斜对塔顶油气管线的安全影响评估

针对生产针状焦的焦炭塔在水冷阶段发生周期性大幅倾斜导致的塔顶油气管线安全问题,基于管道有限元分析软件CAESAR II建立塔顶复杂油气管线的有限元模型,计算出管线在焦炭塔水冷阶段最大倾斜量时的一次应力和二次应力。依据ASMEB31.3工艺管道规范,对油气管线中的若干危险点进行应力分类评定。结果表明:塔顶管线在焦炭塔最大倾斜时仍能安全使用,但在部分弯头和三通处的二次应力相对较大,建议后续运维中给予关注。本文为焦炭塔倾斜导致塔顶油气管线的安全评估及其运维提供了参考依据。     

焦炭塔裙座隐患分析及整治

从应力、生产过程、结构形式等方面，分析了焦炭塔裙座与塔壁焊口部分开裂的原因。根据分析结果制定相应的整改措施，并对整改后的结构形式进行强度校核。实际应用结果表明获得了预想的效果，焦炭塔裙座改造成功。     

焦炭塔的三维温度场及其应力分析

根据焦炭塔实际的操作工艺，通过动坐标系建立塔壁二维温度场模型的方法计算了焦炭塔塔壁径向温差和轴向温度梯度，从而计算出由其产生的应力，最后通过叠加法对由于周向不均匀温度场以及内压等因素引起的组合应力进行了分析     

延长焦炭塔疲劳寿命的措施及设计技术的进步

焦炭塔失效的主要形式是裙座的开裂和壳体鼓包。随着生焦周期的缩短,对焦炭塔疲劳寿命的要求越来越高,文章列举了一些延长焦炭塔疲劳寿命的有效措施以及设计技术上取得的进步。     

焦炭塔裙座局部更新

采用应力计算法分析优化塔裙连接结构及柔性槽尺寸,改进了焦炭塔塔裙连接结构设计。采用 局部更换裙座的现场施工方法,解决了在役焦炭塔塔裙连接部位的疲劳裂纹问题,延长了焦炭塔的使用寿 命,使安全生产得到了有效保证。     

新型背带式保温技术在焦炭塔上的应用

介绍了新型背带式保温技术在延迟焦化装置焦炭塔上的应用情况。这种保温结构设计合理、保温性能良好、寿命较长、外形美观、节能降耗效果明显,较好地适应了延迟焦化装置焦炭塔的生产特点。     

焦炭塔顶颈部筒体减薄及油气出口接管焊缝开裂原因分析

广州分公司延迟焦化装置焦炭塔运行8年后发现塔顶颈部与油气出口接管连接处焊缝产生了裂纹,分析其原因:(1)接管处是几何不连续区域,应力水平偏高;(2)焦炭塔的操作是循环往复式的,构成了疲劳载荷,进而产生了循环应力应变;(3)介质中的H2S和HCl对塔壁造成腐蚀。针对产生的原因,采取了在焦炭塔上部及塔顶颈部衬一层0Cr13Al和更换塔顶筒体和油气出口接管等措施,为焦化装置的长周期运行奠定了基础。     

焦炭塔过渡段的热应力分析

应用Ansys有限元软件,以中国石油化工股份有限公司茂名分公司提供的焦炭塔原始数据为条件,建立焦炭塔有限元模型并结合在线测试结果,分析焦炭塔各个操作阶段的变形情况和应力分布情况。结果表明：焦炭塔的简体与裙座连接部位是应力集中的区域。X方向、Y方向和Mises等效最大应力和应变发生在简体与裙座连接焊缝附近。根据分析结果提出了减少应力的措施。     

焦炭塔内焦床变化温度场对塔壁变形的影响

将前苏联学者实测DN5500mm焦炭塔内焦床变化温度场的数据处理成操作时间、焦床半径、焦床高度等不同关联因素的曲线图,通过对这些曲线图的分析和热应力计算,提出了焦床温度场不均匀变化及其与塔壁变形的关系。塔壁下段受到轴向压应力的作用而上段受到拉应力的作用。     

焦炭塔防变形设计的数值分析方法及应用

通过动态坐标系利用有限元法模拟了恒速上升的液体介质在焦炭塔内沿塔壁爬升的动态边界工况 ,对其在塔壁中引起的径向和轴向二维瞬态温度场进行了计算分析 ,计算中可考虑塔壁材料物性随温度的变化关系。由计算分析首先证明冷焦水在塔壁上造成的径向温差和轴向温度梯度均明显大于进油过程 ,确定了焦炭塔的防变形设计重点应该在如何控制冷焦阶段的热应力。其次把焦炭塔防变形设计骤冷因数的原理与动态模型结合一起 ,建立了能直观反映进料流量、界面升速、塔壁温度场、塔壁热应力、塔体塑性应变变形等前因后果定量关系的研究模型 ,使防变形骤冷因数有了清晰的理论基础。该模型及方法可用于壁厚的设计选优或类似问题的处理     

焦炭塔缺陷分析及防范措施

安庆分公司炼油厂两台焦炭塔 ,1 987年投产到 2 0 0 1年 6月底已运行了 2 1 1 0个生产周期。目前塔身多处鼓胀变形 ,并存在多处夹渣、气孔、未焊透和裂纹等缺陷。作者按CVDA— 1 984“压力容器缺陷评定规范”的要求 ,对焦炭塔进行了脆断分析、先漏后断分析和疲劳分析 ,认为 :所有缺陷均可保留 ,在操作条件下可以安全使用。同时 ,对焦炭塔今后返修和操作中应注意的问题提出了建议。     

外应力对套管腐蚀速率的影响

受腐蚀性油气介质的影响，油气井套管在生产过程中将发生腐蚀，从而导致服役管柱的损坏，除化学腐蚀外，管体中由于流体压力而产生的应力也将影响管柱的腐蚀。针对管体所受外部应力会加速腐蚀速率、严重缩短管柱服役寿命这一现象，结合化学力学效应理论，分二向应力和三向应力2 种情况，建立了外应力影响套管腐蚀速率的解析模型，给出了计算应力影响管柱寿命衰减的解析公式。算例计算结果显示，该模型所得结果与目前文献中应力对腐蚀速率的影响实验研究结果相符；管柱所受应力越大，管柱实际寿命衰减得越快。该结论对精确确定管柱的寿命具有重要的参考意义。