蒸汽發(fā)生器水包封頭泄漏分析與控制

劉曉旭武 軍張 光

(1.中國石油遼陽石化公司機(jī)械檢修部 遼陽 111003)

(2.遼陽石化公司生產(chǎn)監(jiān)測部 遼陽 111003)

蒸汽發(fā)生器水包封頭泄漏分析與控制

劉曉旭1武 軍2張 光1

(1.中國石油遼陽石化公司機(jī)械檢修部 遼陽 111003)

(2.遼陽石化公司生產(chǎn)監(jiān)測部 遼陽 111003)

蒸汽發(fā)生器是煉化裝置的通用節(jié)能設(shè)備，其使用的完好狀態(tài)關(guān)系裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行。通過對蒸汽發(fā)生器殼體改造水包封頭因腐蝕減薄造成泄漏失效的分析，認(rèn)為容器的完好狀態(tài)取決于使用管理中修理改造的合理性與定期檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。建議蒸汽發(fā)生器殼體改造的水包封頭增加厚度并設(shè)置排污口；定期檢驗(yàn)應(yīng)注重容器檔案資料的全面審查，合理確定測厚部位等檢驗(yàn)方案，為有效控制容器失效提供保證。

殼體改造 水包封頭 腐蝕減薄 定期檢驗(yàn)

某煉化裝置一臺蒸汽發(fā)生器殼體下方一水包封頭在小R區(qū)發(fā)生泄漏,現(xiàn)場堵漏時發(fā)現(xiàn)泄漏處的水包封頭(名義厚度10mm)最小實(shí)測厚度3mm,只能采取在封頭泄漏處外表面焊接補(bǔ)強(qiáng)板后監(jiān)護(hù)使用,同時進(jìn)行設(shè)計制造封頭再做更換處理。蒸汽發(fā)生器為臥式浮頭換熱器BJS1000-2.2-265-6/25-4I型[1],技術(shù)特性見表1,殼體主要受壓元件材料為16MnR。2003年備臺建造時,將殼體下方的3個進(jìn)水接管改成了3個水包,2011年更換水包封頭后一直使用至今,2016年隨裝置檢修并通過定期檢驗(yàn)評定安全狀況等級為2級。

表1 技術(shù)特性

1 殼體水包改造

《容器檔案資料》顯示:2003年建造的蒸汽發(fā)生器備臺竣工圖是在原1995年建造的備臺竣工圖基礎(chǔ)之上修改的設(shè)計,應(yīng)用戶要求將原蒸汽發(fā)生器殼體下方的3個進(jìn)水接管改成水包(圓筒+封頭),其他結(jié)構(gòu)不變,而殼體上方的5個接管由用戶連接到裝置中的蒸汽罐上。圖1、圖2分別是蒸汽發(fā)生器殼體改造前、后的示意圖。

圖1 蒸汽發(fā)生器殼體改造前

圖2 蒸汽發(fā)生器殼體改造后

圖1所示殼體進(jìn)、出口接管方式是蒸汽發(fā)生器通用結(jié)構(gòu),脫氧水自殼體下方3個接管進(jìn)入,經(jīng)浮頭式管束中的蠟油加熱成蒸汽后,從殼體上方的5個接管流出。

圖2所示殼體改造后將下方3個脫氧水進(jìn)口接管焊接封頭成為水包,上方接管不變由用戶使用(或作進(jìn)口或作出口)。由于水包封頭沒有開設(shè)排污口,即使是檢修時水包內(nèi)積存的水也不易排出,盡管是脫氧水,但由于溫度較高并長期積存,勢必增大對水包封頭的腐蝕速率。事實(shí)也是如此,自從2003年備臺建造使用后,僅經(jīng)過8年(殼體的設(shè)計使用年限一般為15年)到2011年11月就更換了3個水包的封頭,這次發(fā)生的水包封頭腐蝕泄漏距上次更換封頭也不到6年,而泄漏處封頭壁厚卻從名義厚度10mm減薄到3mm,盡管發(fā)生泄漏的部位在封頭的小R區(qū)(封頭成形時產(chǎn)生厚度減薄或裂紋等缺陷幾率較大),但從腐蝕減薄程度看,水包封頭的腐蝕速率超出了殼體設(shè)計腐蝕裕量3mm對應(yīng)的腐蝕速率,這也是發(fā)生腐蝕泄漏的主要原因之一。為此,水包封頭應(yīng)按GB 150.1—2011中4.3.6.2修正腐蝕裕量增加厚度。

可見,蒸汽發(fā)生器殼體改造將進(jìn)水管變成水包,即使能夠滿足工藝過程的換熱要求,但是結(jié)構(gòu)設(shè)計還是存在不合理問題:一是水包封頭的腐蝕裕量不應(yīng)取為與殼體的腐蝕裕量一樣值3mm;二是水包封頭底部沒有開設(shè)排污口。建議備臺建造時,在增加水包封頭厚度的同時開設(shè)排污口,或探討去掉水包的可能性。

2 殼體定期檢驗(yàn)

《定期檢驗(yàn)報告》顯示:本次檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)缺陷,檢驗(yàn)結(jié)論評定壓力容器安全狀況等級為2級,允許在表1中的工作壓力、溫度及介質(zhì)條件下繼續(xù)使用。但值得注意的是,報告中注明的管程與殼程工作參數(shù)與表1相反,即管程與殼程的參數(shù)對調(diào),誤將管程參數(shù)標(biāo)注為殼程,殼程介質(zhì)誤以為蠟油。而蠟油對殼體材料的設(shè)計腐蝕裕量為0mm,由此測厚報告中只對殼體圓筒的上方一接管周圍4點(diǎn)測厚及側(cè)壁縱向焊縫附近4點(diǎn)測厚,測厚范圍值19.1～19.8mm,接近殼體圓筒名義厚度20mm。測厚報告沒有對殼體圓筒底部以及水包封頭定點(diǎn)測厚,顯然是受蠟油對殼體材料的設(shè)計腐蝕裕量為0mm誤導(dǎo),誤以為殼體圓筒上方較底部存在腐蝕傾向,這都是由于審查容器檔案時沒有注意《修理改造記錄》中記載“2011年11月更換水包封頭”等信息,直至將管程參數(shù)與殼程參數(shù)標(biāo)注相反而沒有察覺,導(dǎo)致漏測水包封頭厚度,而沒有及時發(fā)現(xiàn)水包封頭的腐蝕減薄,由此得出與實(shí)際不相符合的檢驗(yàn)結(jié)論。

定期檢驗(yàn)應(yīng)注重壓力容器檔案資料(包括設(shè)計、制造、使用及修理改造等)的全面審查,以完整準(zhǔn)確制定檢驗(yàn)方案避免漏檢,合理做出檢驗(yàn)結(jié)論,使檢驗(yàn)后的容器符合安全狀態(tài)等級,保證壓力容器的安全使用。在審查容器檔案資料時,不僅注重設(shè)計的合規(guī)性、制造的可靠性、使用的符合性[2](操作規(guī)程、安全狀況等符合設(shè)計或規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求),而且更應(yīng)關(guān)注修理改造的合理性,以保證容器處于完好狀態(tài)。從上面殼體水包改造分析看,將原進(jìn)水接管改為水包不盡合理,對此也應(yīng)提出改進(jìn)完善建議,以利于容器檢驗(yàn)與安全使用。

定期檢驗(yàn)是壓力容器使用管理中的重要環(huán)節(jié)。通過定期檢驗(yàn)不僅可以驗(yàn)證容器設(shè)計的合理性、制造的可靠性以及使用的符合性;而且更為重要的是還可以識別容器制造直至使用過程中所產(chǎn)生損傷模式[3]包括腐蝕減薄等形貌表征的危險性,進(jìn)而有效控制容器的失效并修正容器的實(shí)際使用年限,保證容器的本質(zhì)安全合于穩(wěn)定運(yùn)行需要。為此,定期檢驗(yàn)在關(guān)注容器焊接接頭等部位表面及內(nèi)部缺陷的同時,更應(yīng)注重容器壁厚的變化,將重點(diǎn)放在設(shè)計所確定的容器厚度上,以此作為容器修理或更換的主要依據(jù)。所以,定期檢驗(yàn)應(yīng)在制定檢驗(yàn)方案前的容器檔案資料審查時,詳細(xì)了解容器的工作原理、工藝流程、介質(zhì)與容器材料的相容性等信息,正確識別容器的損傷模式,按TSG 21—2016的相關(guān)規(guī)定合理確定測厚部位等檢驗(yàn)方案,避免因損傷的漏檢而誤導(dǎo)檢驗(yàn)結(jié)論,影響容器的安全使用。

3 結(jié)束語

壓力容器的本質(zhì)安全不僅取決于設(shè)計控制失效風(fēng)險的有效性與制造質(zhì)量的可靠性,而且更取決于使用管理中修理改造的合理性與定期檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1)蒸發(fā)器殼體改造的水包封頭應(yīng)修正腐蝕裕量增加厚度并設(shè)置排污口,或探討去掉水包的可能性。

2)定期檢驗(yàn)應(yīng)注重識別容器腐蝕等減薄部位并合理選擇厚度測點(diǎn),為檢驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性提供支持。

3)容器的使用管理應(yīng)注重修理改造的合理性,使容器保持完好狀態(tài)。

[1] GB/T 151—2014 熱交換器[S]．

[2] TSG 21—2016 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及修訂說明[S]．

[3] GB 150．1—2011 壓力容器及釋義[S]．

Analysis and Control of Leaking for Cooling Box Head of Steam Generators

Liu Xiaoxu1Wu Jun2Zhang Guang1
(1. Petrochina Liaoyang Petrochemical Fibre Company Machinery Maintenance Department Liaoyang 111003)
(2. Petrochina LiaoYang Petrochemical Company Product Monitoring Department Liaoyang 111003)

Steam generators, whose soundness infuences the long period and steady operation of the process unit, are as general energy-saving equipment for petrochemical unit. Through the analysis of leaking failures caused by corrosion thinning for cooling box head of shell reconstruction for steam generators, it is found that the soundness of pressure vessels is derived from the rationality of repair and reconstruction and the accuracy of periodic inspection in the use management. To provide assurance for effective control of pressure vessels, it is suggested that the thickness of cooling box head of shell reconstruction for steam generators should be increased and the discharge outlet should be set, complete inspection of fle literature for pressure vessels should be pay attention to for periodic inspection, the positions of thickness measurement and other inspection plans should be reasonably provided.

Shell reconstruction Cooling box head Thinning by corrosion Periodic inspection

X933.4

B

1673-257X(2017)08-0084-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.08.020

劉曉旭（1982～)，男，本科，工程師，從事壓力容器建造工作。

張光，E-mail： zhangguang-ly@petrochina．com．cn。

2017-02-24）