焦炭塔裙座隐患分析及改造

根据焦炭塔长期在高温、充焦及除焦的冷热疲劳作用下运行容易出现裙座与筒体焊缝局部开裂、裙座变形、塔体倾斜等问题,对抚顺石化公司石油一厂T-4焦炭塔裙座存在的隐患进行了分析,介绍了设备的改造过程,可供其他同类企业借鉴.     

大型焦炭塔的设计

φ8400mm大型焦炭塔的设计为国内首次,其主体材质选用Cr-Mo钢,焦炭塔上部泡沫段选用不锈钢复合钢板;裙座与筒体连接采用对接堆焊的型式并在裙座上开设膨胀缝。针对焦炭塔操作时低频疲劳容易引起筒体变形和焊缝开裂的问题,采取了多项改进措施。     

在用焦炭塔全面检验方案

焦炭塔在运行过程中,受到低周热应力疲劳和应力腐蚀共同作用,本文深入分析了焦炭塔可能产生的失效模式(如筒体鼓胀以及筒体、焊缝和裙座等热疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、材质劣化损伤模式),制定了详细的在用焦炭塔全面有效可行的检验方案,可供同类设备检验中借鉴参考。     

大型延迟焦化装置焦炭塔裙座部位锻焊结构优化

由于焦炭塔的操作温度很高,且压力和温度皆为循环操作工况,因此低周热疲劳破坏是焦炭塔的主要破坏形式之一,该破坏主要发生在筒体下部及筒体与裙座的连接处。焦炭塔裙座部位多采用搭接的板焊结构型式,此种结构型式在现场制造难度大,尤其裙座顶部搭接焊接接头的圆滑过渡很难满足图纸中的要求,易留下安全隐患。采用锻焊裙座的技术方案,通过调整裙座部位不同的结构型式,采用有限元方法对该部位在高温等载荷作用下的21个结构模型进行了计算和分析,确定了较为优化的结构设计方案,并提出了设计时需要考虑的问题。推荐裙座锥角应为5°;平台宽度宜为20 mm;温箱高度宜为450～500 mm。     

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。     

大型焦炭塔裙座对接结构优化设计与分析

低频热疲劳是延迟焦化核心设备焦炭塔的主要破坏形式之一,主要发生在设备下锥体与裙座的连接处。通过对3种不同的焦炭塔锥体与裙座的连接结构的优劣对比分析,并兼顾考虑设计、制造难度和经济效益,文章在裙座设计中选择优化对接结构,制造方案上中改进焊接工艺和焊接工装,并运用MSC软件模拟焦炭塔服役过程中交变热-力载荷对裙座对接堆焊焊缝处进行热疲劳瞬态分析和使用寿命评估,提出了焦炭塔焊缝结构优化设计方法和改进措施。     

大型焦炭塔的结构优化

分析了焦炭塔的受力情况和产生疲劳破坏的主要原因，认为焦炭塔下部裙座和简体结构不连续是主要原因。提出了裙座焊缝结构优化设计方案和改进建议。     

大型焦炭塔的设计及其改进

主要介绍上海石化股份有限公司1．0Mt/a延迟焦化装置中直径8400mm的大型焦炭塔的设计情况。对塔体材质的选择、塔体裙座的结构形式进行了分析。该塔泡沫层以上采用(15CrMoR OCr13Al)复合板，简体下部采用15CrMoR。按疲劳容器的要求设计该塔，采取措施防止裙座与筒体焊缝处出现裂纹和塔底座螺栓松动。概括介绍了该公司1．4Mt／a延迟焦化装置中直径8800mm焦炭塔的设计情况。     

焦炭塔筒体的臌胀变形及其防止方法

对焦炭塔筒体产生糖葫芦变形及环焊缝产生开缺陷进行了分析，提出了用吊起式支座代替裙式支座的解决办法。     

焦炭塔检验及缺陷分析

主要阐述了使用过程中焦炭塔(塔-1/3、塔-1/4)裙座与下锥封焊缝出现多处裂纹、32个裙座柔性槽上部全部开裂和上球封与支座垫板焊缝发现多处开裂的检验方法,分析了裂纹产生的原因并提出处理意见。同时介绍了查找易减薄部位方法,分析减薄产生的原因,最后给出了对这些问题的合理处理方法。检测发现了严重减薄现象,筒体、封头由原始制造壁厚26 mm,减至局部最小壁厚15.5 mm,分析认为这是由于焦炭塔本体外的垫板、支腿和上平台等原因引起的腐蚀减薄导致的。