煉油裝置主要設(shè)備故障及對(duì)策

程先步

（中國(guó)石化安慶石化公司設(shè)備工程處，安徽 安慶 246002）

1 概述

設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行是保證裝置生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，但由于受設(shè)計(jì)制造、工藝過(guò)程、設(shè)備材質(zhì)、操作及管理人員水平等因素影響，常常導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障甚至事故。為了提高設(shè)備可靠度，減少設(shè)備故障發(fā)生，通過(guò)對(duì)煉油裝置主要設(shè)備出現(xiàn)的主要故障進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的預(yù)防措施及對(duì)策，采取有效的控制手段，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和管理，實(shí)現(xiàn)以最小的消耗，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 塔類設(shè)備

2.1 焦化裝置焦炭塔

（1）焦炭塔主要缺陷及原因。Ⅰ套焦化裝置1987 年9月投產(chǎn)，已運(yùn)行了30 年以上，2018 年9 月全面檢驗(yàn)，目前存在的主要缺陷有：①塔體鼓包變形嚴(yán)重，塔101/1.2 鼓包最大變形量均為120mm，由于焦炭塔在開(kāi)始進(jìn)油的一段時(shí)間在塔壁徑向、軸向、環(huán)向形成了最大溫差應(yīng)力，產(chǎn)生了塑性和蠕變變形。②焦炭塔的應(yīng)力情況相當(dāng)復(fù)雜，軸向、徑向、環(huán)向均存在溫差，熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力等交織在一起。溫度和應(yīng)力的交變作用，使變形部位局部應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限，因此，每循環(huán)一次受一次損傷。

（2）焦炭塔失效形式。焦炭塔的失效形式有：裙座鼓包和開(kāi)裂、殼體鼓包和開(kāi)裂、復(fù)層開(kāi)裂、塔壁腐蝕、接管腐蝕和開(kāi)裂，鼓包和開(kāi)裂是影響焦炭塔安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

（3）延長(zhǎng)焦炭塔壽命的措施。①焦炭塔鼓脹變形的判別應(yīng)以晶相組織明顯碳化物球化和壁厚明顯減薄為標(biāo)準(zhǔn)，變形量作參考，不得因工序搶時(shí)間而產(chǎn)生較大溫差應(yīng)力，引起焦炭塔焊縫開(kāi)裂泄漏著火。②嚴(yán)格工藝操作，確保每個(gè)步驟有足夠的時(shí)間。③塔體保溫必須完好，否則不再滿足安定性條件，保溫一旦脫落，必須立即修復(fù)，保溫脫落時(shí)，應(yīng)力集中、高溫硫腐蝕、旋流沖刷加劇，直至泄漏、斷裂。

2.2 常減壓裝置減壓塔

（1）減壓塔主要缺陷。減壓塔減三線、減四線填料腐蝕塌陷，支撐梁坑蝕、減薄嚴(yán)重，分布器、分布槽等內(nèi)構(gòu)件腐蝕嚴(yán)重，進(jìn)料段襯里及焊縫沖蝕、坑蝕嚴(yán)重，焊縫局部已腐蝕穿透，進(jìn)料分布擋板腐蝕嚴(yán)重。

（2）改進(jìn)措施。高溫重油部位的腐蝕主要集中在減壓塔減三、減四線塔壁、焊縫、填料，減壓塔進(jìn)料段襯里及進(jìn)料分布擋板、減壓爐低速轉(zhuǎn)油線等部位，檢修時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查這些部位，同時(shí)日常生產(chǎn)中做好這些部位的腐蝕監(jiān)控工作。

2.3 常減壓裝置常壓塔

（1）常壓塔主要缺陷。塔頂封頭及塔壁內(nèi)襯板腐蝕嚴(yán)重，塔頂塔壁氣液交界處坑蝕嚴(yán)重，焊縫邊緣凹陷較多，塔盤以上8～12cm 之間的氣液相交界處，塔壁坑蝕，最大坑深約5mm，塔盤、浮閥嚴(yán)重腐蝕減薄，大部分浮閥脫落，受液槽腐蝕減薄穿孔，回流管管壁坑蝕、減薄，管壁多處存在開(kāi)裂現(xiàn)象，管箍腐蝕減薄脫落。

（2）防范措施。①?gòu)?qiáng)化裝置工藝防腐措施，重點(diǎn)加強(qiáng)電脫鹽、破乳脫鹽、注中和劑、注低溫緩蝕劑和三頂注洗滌水的管理，對(duì)工藝防腐效果進(jìn)行及時(shí)有效的在線腐蝕監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整工藝防腐措施，確保工藝防腐效果。②裝置設(shè)備、管線每半年一次的定點(diǎn)定期測(cè)厚工作應(yīng)做到細(xì)致、全面，增加設(shè)備及管線在線腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)。③因常頂腐蝕嚴(yán)重，考慮長(zhǎng)周期運(yùn)行，建議將常壓塔頂封頭及頂部長(zhǎng)筒節(jié)材質(zhì)改為殼體：Q245R+N08367 CLAD，頂部5層塔盤：N08367 或鈦材。

3 螺紋鎖緊環(huán)換熱器

3.1 失效形式及原因

（1）換熱器分程箱隔板變形及裂紋。螺紋鎖緊環(huán)換熱器分程箱隔板角焊縫開(kāi)裂，分程箱隔板嚴(yán)重變形，主要是下管程換熱管堵塞較為嚴(yán)重，造成分程箱上下差壓較大，長(zhǎng)時(shí)間使分程隔板中部發(fā)生向下的鼓起。在這個(gè)應(yīng)變的過(guò)程中分程箱中間隔板邊緣角焊縫產(chǎn)生較大應(yīng)力，加上氯離子等的腐蝕，在應(yīng)力最為集中的部位產(chǎn)生穿透性裂紋。

（2）密封盤整圈裂紋。在對(duì)密封盤進(jìn)行肉眼檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)密封盤密封面凸臺(tái)根部有整圈裂紋，產(chǎn)生裂紋的原因是密封盤密封面在大螺紋外頂絲和外圈壓環(huán)的壓緊力作用下和波齒墊、管箱密封面進(jìn)行密封，大螺紋內(nèi)頂絲和內(nèi)圈壓環(huán)的推力作用下，使密封盤發(fā)生塑變，因此密封面凸臺(tái)根部應(yīng)力較為集中。

3.2 預(yù)防螺紋鎖緊環(huán)換熱器失效對(duì)策

（1）加強(qiáng)腐蝕管理和腐蝕監(jiān)測(cè)，設(shè)備及管線的接管、儀表引出管等部位列出明細(xì)，加強(qiáng)檢查，并將這些部位作為裝置檢查的重點(diǎn)，定期檢測(cè)；注緩蝕劑，增加分析頻次，定期排凝、排氣，防止設(shè)備管道低點(diǎn)及排空處富集氯離子。

（2）氯離子的活化作用對(duì)不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用，在拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下引起的低應(yīng)力脆性斷裂。管控原料油中氯含量，根據(jù)腐蝕檢測(cè)和分析結(jié)果，制定腐蝕嚴(yán)重設(shè)備預(yù)知維修計(jì)劃，對(duì)長(zhǎng)周期訂貨設(shè)備做好配件準(zhǔn)備，主要是高壓換熱器和空冷器。

4 催化裂解裝置兩器

4.1 反應(yīng)器再生器失效形式

催化裂解裝置反應(yīng)器再生器失效形式為襯里嚴(yán)重脫落，再生器密相襯里脫落，反應(yīng)器襯里嚴(yán)重脫落，提升管8 層人孔處，大塊龜甲網(wǎng)襯里堵在人孔及待生斜管下料口，提升管8 層、提升管第三汽提蒸汽入口處大面積襯里脫落，設(shè)備筒體裸露，第二、第三層環(huán)形擋板間待生立管龜甲網(wǎng)襯里脫落，設(shè)備筒體裸露，沉降器密相北側(cè)及南組旋分器入口處下方設(shè)備筒體大面積龜甲網(wǎng)耐磨襯里與隔熱襯里分離，貼著旋分料腿懸掛在筒體上。

4.2 失效原因及對(duì)策

催化裂解裝置1995 年建成投用，兩器襯里沒(méi)有更換，襯里龜甲網(wǎng)、錨固釘老化脫落造成襯里大面積損壞。因再生器沉降器襯里經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，龜甲網(wǎng)耐磨襯里脫落，隔熱襯里燒結(jié)拆除困難，局部修補(bǔ)效果不佳，襯里大面積更新檢修工期長(zhǎng)，在裝置停工檢修的有限時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大面積襯里拆除與更新非常困難，建議兩器整體更新，提前預(yù)制，檢修期間安裝。

5 加氫反應(yīng)器

5.1 反應(yīng)器失效形式

2016 年7 月裝置停工檢修，對(duì)液相柴油加氫反應(yīng)器進(jìn)行定期檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器R101 封頭與筒體環(huán)縫存在橫向裂紋，檢測(cè)結(jié)果裂紋長(zhǎng)度為80mm，深度為90mm，裂紋為穿晶性質(zhì)，裂紋在焊縫區(qū)，缺陷反射波幅SL=22+dB，止裂于上下兩側(cè)母材。

5.2 原因及防范措施

反應(yīng)器出現(xiàn)裂紋的原因是氫環(huán)境下應(yīng)力的存在和焊接接頭殘余應(yīng)力大等易引發(fā)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，在補(bǔ)焊后，需進(jìn)行徹底熱處理，對(duì)打磨部分要進(jìn)行鈍化處理。補(bǔ)焊也可導(dǎo)致反應(yīng)器應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生，裂紋一般發(fā)生在第1 次補(bǔ)焊焊縫附近，應(yīng)加以檢查和防范。

（1）開(kāi)停工和運(yùn)行中要嚴(yán)格控制工藝操作條件，嚴(yán)禁超溫或急聚降溫冷卻，嚴(yán)格執(zhí)行升壓和降壓操作程序。

（2）停工時(shí)，應(yīng)先降壓后降溫，采取緩慢降溫，以降低反應(yīng)器壁中殘留的氫濃度，達(dá)到脫氫的目的。

（3）定期檢測(cè)堆焊層是否有相變產(chǎn)生，并檢查堆焊層的層下開(kāi)裂和結(jié)合面的剝離缺陷。

（4）檢查反應(yīng)器母材材質(zhì)及其焊縫的劣化狀況，防止回火脆性，斷裂韌性下降和氫致裂紋擴(kuò)展及在溫度較低而應(yīng)力水平較高的情況下發(fā)生的脆性破壞。

6 汽輪機(jī)

6.1 汽輪機(jī)葉片斷裂及原因

按照葉片斷裂的性質(zhì)，可以分為短期超載疲勞損壞、長(zhǎng)期疲勞損壞、高溫疲勞損壞、應(yīng)力疲勞損壞、腐蝕疲勞損壞、接觸疲勞損壞等六種。電廠汽輪機(jī)第三級(jí)葉片斷裂是葉片運(yùn)行中承受低于疲勞強(qiáng)度極限而應(yīng)力循環(huán)次數(shù)又遠(yuǎn)高于107 次發(fā)生的一種機(jī)械疲勞及高溫疲勞損壞，是葉片表面缺陷處出現(xiàn)局部應(yīng)力集中而發(fā)生的疲勞損壞。

6.2 防止汽輪機(jī)葉片斷裂措施

（1）改善葉片接觸面的緊貼程度，增加接觸面積以防止接觸點(diǎn)接觸的應(yīng)力集中，避開(kāi)高頻激振力共振范圍，如防止低周波、超負(fù)荷運(yùn)行。

（2）選用高溫性能好工作的葉片，提高葉片加工質(zhì)量和改善運(yùn)行條件，防止葉片共振，防止葉片徑向和軸向摩擦等。

（3）改善汽水品質(zhì)、提高葉片材質(zhì)、降低葉片動(dòng)應(yīng)力等，提高葉片材質(zhì)耐腐蝕性能，防止腐蝕和水擊等，降低交變應(yīng)力水平。

（4）主蒸汽參數(shù)應(yīng)符合要求，避免頻繁而較大幅度地波動(dòng)，主蒸汽壓力過(guò)高、溫度偏低或水擊以及真空過(guò)高，都會(huì)加劇葉片的超負(fù)荷或水蝕而損壞葉片。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，全面分析工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備自身缺陷，對(duì)做好設(shè)備故障預(yù)防起到至關(guān)重要的作用。同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備管理者及操作人員培訓(xùn)，提升操作人員對(duì)設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)、用途和性能的認(rèn)識(shí)程度，不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)各裝置的實(shí)際情況，做好設(shè)備的巡檢、定期設(shè)備檢查及定期保養(yǎng)檢修工作，制定合理的設(shè)備故障預(yù)防及維修措施，并對(duì)故障情況建立檔案。加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，對(duì)易發(fā)生故障部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，避免故障發(fā)生。