程先步

（中國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)運行是保證裝置生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，但由于受設(shè)計制造、工藝過程、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，通過對煉油裝置主要設(shè)備出現(xiàn)的主要故障進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的預(yù)防措施及對策，采取有效的控制手段，加強設(shè)備維護(hù)和管理，實現(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)，已運行了30 年以上，2018 年9 月全面檢驗，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，由于焦炭塔在開始進(jìn)油的一段時間在塔壁徑向、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：裙座鼓包和開裂、殼體鼓包和開裂、復(fù)層開裂、塔壁腐蝕、接管腐蝕和開裂，鼓包和開裂是影響焦炭塔安全運行的關(guān)鍵因素。

（3）延長焦炭塔壽命的措施。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，不得因工序搶時間而產(chǎn)生較大溫差應(yīng)力，引起焦炭塔焊縫開裂泄漏著火。②嚴(yán)格工藝操作，確保每個步驟有足夠的時間。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，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，檢修時應(yīng)重點檢查這些部位，同時日常生產(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，管壁多處存在開裂現(xiàn)象，管箍腐蝕減薄脫落。

（2）防范措施。①強化裝置工藝防腐措施，重點加強電脫鹽、破乳脫鹽、注中和劑、注低溫緩蝕劑和三頂注洗滌水的管理，對工藝防腐效果進(jìn)行及時有效的在線腐蝕監(jiān)測，及時調(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定期測厚工作應(yīng)做到細(xì)致、全面，增加設(shè)備及管線在線腐蝕監(jiān)測點。③因常頂腐蝕嚴(yán)重，考慮長周期運行，建議將常壓塔頂封頭及頂部長筒節(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，長時間使分程隔板中部發(fā)生向下的鼓起。在這個應(yīng)變的過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。在對密封盤進(jìn)行肉眼檢查時，發(fā)現(xiàn)密封盤密封面凸臺根部有整圈裂紋，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)換熱器失效對策

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

（2）氯離子的活化作用對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)腐蝕檢測和分析結(jié)果，制定腐蝕嚴(yán)重設(shè)備預(yù)知維修計劃，對長周期訂貨設(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 失效原因及對策

催化裂解裝置1995 年建成投用，兩器襯里沒有更換，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)長期運行后，龜甲網(wǎng)耐磨襯里脫落，隔熱襯里燒結(jié)拆除困難，局部修補效果不佳，襯里大面積更新檢修工期長，在裝置停工檢修的有限時間內(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，對液相柴油加氫反應(yīng)器進(jìn)行定期檢驗，在檢驗過程中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器R101 封頭與筒體環(huán)縫存在橫向裂紋，檢測結(jié)果裂紋長度為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)力腐蝕開裂，在補焊后，需進(jìn)行徹底熱處理，對打磨部分要進(jìn)行鈍化處理。補焊也可導(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 次補焊焊縫附近，應(yīng)加以檢查和防范。

（1）開停工和運行中要嚴(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，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）定期檢測堆焊層是否有相變產(chǎn)生，并檢查堆焊層的層下開裂和結(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

6.1 汽輪機葉片斷裂及原因

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。電廠汽輪機第三級葉片斷裂是葉片運行中承受低于疲勞強度極限而應(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接觸的應(yīng)力集中，避開高頻激振力共振范圍，如防止低周波、超負(fù)荷運行。

（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，主蒸汽壓力過高、溫度偏低或水擊以及真空過高，都會加劇葉片的超負(fù)荷或水蝕而損壞葉片。

7 結(jié)語

綜上所述，全面分析工藝設(shè)計及設(shè)備自身缺陷，對做好設(shè)備故障預(yù)防起到至關(guān)重要的作用。同時加強設(shè)備管理者及操作人員培訓(xùn)，提升操作人員對設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)、用途和性能的認(rèn)識程度，不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，積累經(jīng)驗。根據(jù)各裝置的實際情況，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，并對故障情況建立檔案。加強設(shè)備監(jiān)測和檢測，對易發(fā)生故障部位進(jìn)行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，避免故障發(fā)生。