王步美，謝 毅，王志成，董靈健，房美琳，葛志強，王國新

(江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院, 南京 212000)

近些年，化工企業(yè)中在用壓力容器的數(shù)量持續(xù)增長，超過設計使用年限或者超過20 a壓力容器的安全性能也成為了安全監(jiān)管部門以及檢驗檢測行業(yè)研究的焦點話題[1-2]。壓力容器在線服役的時間越長，說明其容器本體在多種復雜工況下運行的時間越長，即可能會存在多種潛在的損傷模式[3]。了解超期服役壓力容器在特定工況、典型環(huán)境下的損傷模式以及失效形式，對檢驗機構(gòu)的定期檢驗以及使用單位的安全管理均有重要的意義。國內(nèi)檢驗機構(gòu)多數(shù)是檢驗單臺或數(shù)臺超期服役的壓力容器，很少對整個裝置內(nèi)的壓力容器進行檢驗[4]。

依據(jù)GB/T 30579—2014《承壓設備損傷模式識別》、GB/T 35013—2018《承壓設備合于使用評價》以及GB/T 26610.2—2014《承壓設備系統(tǒng)基于風險的檢驗實施導則 第2部分：基于風險的檢驗策略》，筆者對某化工企業(yè)加氫裂化裝置內(nèi)62臺達到設計使用年限的壓力容器進行潛在損傷模式識別，歸類并篩選了壓力容器與預期使用壽命的相關(guān)度，并為其定期檢驗方法的選擇和方案的制定提供了合理化建議。

1 超期服役壓力容器檢驗技術(shù)路線

壓力容器損傷與預期使用壽命相關(guān)度分析技術(shù)路線為：首先采用GB/T 30579—2014的方法，對某化工企業(yè)加氫裂化裝置內(nèi)的壓力容器進行潛在損傷模式識別；并參考GB/T 26610.2—2014和該壓力容器最近3次的檢驗報告，對其歷史定期檢驗結(jié)果進行分析；然后對篩選出存在與壽命相關(guān)損傷的壓力容器進行與預期使用壽命相關(guān)度水平的評估與歸類；最后對存在與預期使用壽命相關(guān)的壓力容器進行檢驗與量化評估，并針對損傷給出檢驗建議。

2 加氫裂化裝置潛在損傷模式識別

2.1 加氫裂化裝置概況

加氫裂化工藝的原理為：在較高壓力下，烴類分子和氫氣在催化劑表面進行裂解反應，并生成了較小分子，同時也發(fā)生了加氫脫硫、脫氮和不飽和烴的加氫反應，生成了石腦油、航空煤油以及柴油等。該裝置主要由反應系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)3大系統(tǒng)組成[5-6]。

加氫裂化裝置共涵蓋了62臺超期服役的壓力容器，這些壓力容器的類別和安全狀況等級如表1所示，其中第I類和第II類壓力容器占比79.03%，安全狀況等級為3級的壓力容器占比46.38%，不存在安全狀況等級4級及以上的壓力容器。

表1 壓力容器的類別和安全狀況等級 臺

2.2 潛在損傷機理

結(jié)合對加氫裂化裝置內(nèi)壓力容器現(xiàn)有存檔資料的審查，以及對加氫裂化工藝流程的分析，對加氫裂化裝置進行潛在損傷模式識別，發(fā)現(xiàn)其主要的潛在損傷有：① 腐蝕減薄,如高溫硫化物腐蝕(氫氣環(huán)境)、氯化銨腐蝕、酸性水腐蝕、胺腐蝕等；② 環(huán)境開裂,如濕硫化氫破壞、胺應力腐蝕開裂、堿應力腐蝕開裂等；③ 材料劣化,如回火脆化、晶粒長大；④ 機械損傷,如蠕變損傷；⑤ 其他損傷,如高溫氫腐蝕、堆焊層剝離和開裂等[7-10]。

3 與預期使用壽命相關(guān)度的歸類與篩選

結(jié)合潛在損傷模式識別結(jié)果與歷史定期檢驗結(jié)果，判斷壓力容器是否存在與預期使用壽命相關(guān)的損傷，并對其損傷情況或損傷程度進行評估，分析壓力容器與預期使用壽命的相關(guān)度水平。壓力容器與預期使用壽命的相關(guān)度分為3類：無關(guān)、低相關(guān)度和高相關(guān)度。

加氫裂化裝置內(nèi)62臺超期服役壓力容器的損傷模式識別和預期使用壽命相關(guān)度分析結(jié)果如表2所示，其中報廢壓力容器1臺，拆除壓力容器2臺。

表2 壓力容器的損傷模式識別與預期使用壽命相關(guān)度 臺

4 檢驗建議

4.1 存在腐蝕減薄損傷的壓力容器

在對存在腐蝕減薄損傷的3臺壓力容器進行定期檢驗時，應根據(jù)最近一年的定期檢驗壁厚測量報告，對其進行強度校核，計算壁厚測量報告中的最小壁厚能否滿足校核溫度、校核壓力條件下所需的最小壁厚(名義厚度)。校核對象為壓力容器的主體部件(腐蝕減薄超腐蝕裕量部位，不含接管與附件)，校核的許用應力是根據(jù)材料的牌號在設計標準中選取的，若設計標準中沒有，可根據(jù)材料標準及設計標準中的許用應力選取原則進行計算獲得，焊接接頭系數(shù)為設計標準中的較小值，校核溫度和校核壓力為設計溫度和設計壓力。依據(jù)2017年5月1日的定期檢驗數(shù)據(jù)以及廠方提供的數(shù)據(jù)，對3臺存在腐蝕減薄損傷的壓力容器進行強度校核，結(jié)果如表3所示。

表3 存在腐蝕減薄損傷壓力容器強度校核結(jié)果

4.2 存在其他損傷的壓力容器

該加氫裂化裝置內(nèi)存在其他損傷+回火脆化的壓力容器有3臺，對其檢驗建議如表4所示，若缺陷仍未消除或者發(fā)生擴展，需立即進行消除或者對其進行安全評定。

表4 存在其他損傷壓力容器的檢驗建議

4.3 存在環(huán)境開裂損傷的壓力容器

該加氫裂化裝置內(nèi)有2臺壓力容器存在環(huán)境開裂損傷，且在近3次定期檢驗中檢出了存在內(nèi)表面裂紋損傷，對其檢驗建議如表5所示，建議對主體焊縫、接管及應力集中部位進行不小于50%的表面缺陷無損檢測。

表5 存在環(huán)境開裂損傷壓力容器的檢驗建議

4.4 存在設計壓力、設計溫度、腐蝕裕量不明的壓力容器

對該加氫裂化裝置內(nèi)設計溫度、設計壓力、腐蝕裕量相關(guān)數(shù)據(jù)缺失的壓力容器進行強度校核，結(jié)果顯示其最小壁厚均滿足校核溫度和校核壓力條件下所需的最小壁厚。

4.5 與預期使用壽命無關(guān)、低相關(guān)度的壓力容器

該加氫裂化裝置內(nèi)有48臺與預期使用壽命無關(guān)的壓力容器，建議依據(jù)TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及有效期內(nèi)的定期檢驗報告，辦理使用登記變更。

對加氫裂化裝置內(nèi)5臺與預期使用壽命低相關(guān)度的壓力容器，建議依據(jù)TSG21—2016及表4提出的方法進行檢驗，并根據(jù)檢驗結(jié)果確定安全狀況等級和下次檢驗時間。

5 結(jié)語與建議

壓力容器的使用狀況、材料選用、工作介質(zhì)、運行及維修記錄等資料，對識別加氫裂化裝置的損傷模式尤為重要。對加氫裂化裝置的設計數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、運行及維修數(shù)據(jù)和歷次定期檢驗報告進行分析，可以識別裝置在不同溫度和壓力條件下的損傷模式，從而可以對超期服役壓力容器的檢驗提出針對性的指導意見。

建議廠方加強壓力容器的日常維護與管理，確保所有安全附件(安全閥、液位計等)檢驗合格并有效。建議在日常設備管理中加強密封部件、安全附件的維護、保養(yǎng)及更換，按期進行定期檢驗，嚴格執(zhí)行工藝操作規(guī)程，且編制切實可行的專項應急預案。