王步美，謝 毅，王志成，董靈健，房美琳，葛志強(qiáng)，王國(guó)新

(江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)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(zhǎng)，超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限或者超過(guò)20 a壓力容器的安全性能也成為了安全監(jiān)管部門(mén)以及檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)研究的焦點(diǎn)話題[1-2]。壓力容器在線服役的時(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明其容器本體在多種復(fù)雜工況下運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)，即可能會(huì)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(duì)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的定期檢驗(yàn)以及使用單位的安全管理均有重要的意義。國(guó)內(nèi)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)多數(shù)是檢驗(yàn)單臺(tái)或數(shù)臺(tái)超期服役的壓力容器，很少對(duì)整個(gè)裝置內(nèi)的壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)[4]。

依據(jù)GB/T 30579—2014《承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別》、GB/T 35013—2018《承壓設(shè)備合于使用評(píng)價(jià)》以及GB/T 26610.2—2014《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則 第2部分：基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略》，筆者對(duì)某化工企業(yè)加氫裂化裝置內(nèi)62臺(tái)達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的壓力容器進(jìn)行潛在損傷模式識(shí)別，歸類并篩選了壓力容器與預(yù)期使用壽命的相關(guān)度，并為其定期檢驗(yàn)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(yàn)技術(shù)路線

壓力容器損傷與預(yù)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(duì)某化工企業(yè)加氫裂化裝置內(nèi)的壓力容器進(jìn)行潛在損傷模式識(shí)別；并參考GB/T 26610.2—2014和該壓力容器最近3次的檢驗(yàn)報(bào)告，對(duì)其歷史定期檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；然后對(duì)篩選出存在與壽命相關(guān)損傷的壓力容器進(jìn)行與預(yù)期使用壽命相關(guān)度水平的評(píng)估與歸類；最后對(duì)存在與預(yù)期使用壽命相關(guān)的壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)與量化評(píng)估，并針對(duì)損傷給出檢驗(yàn)建議。

2 加氫裂化裝置潛在損傷模式識(shí)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(jìn)行裂解反應(yīng)，并生成了較小分子，同時(shí)也發(fā)生了加氫脫硫、脫氮和不飽和烴的加氫反應(yīng)，生成了石腦油、航空煤油以及柴油等。該裝置主要由反應(yīng)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(tái)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(jí)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(jí)為3級(jí)的壓力容器占比46.38%，不存在安全狀況等級(jí)4級(jí)及以上的壓力容器。

表1 壓力容器的類別和安全狀況等級(jí) 臺(tái)

2.2 潛在損傷機(jī)理

結(jié)合對(duì)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(duì)加氫裂化工藝流程的分析，對(duì)加氫裂化裝置進(jìn)行潛在損傷模式識(shí)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(kāi)裂,如濕硫化氫破壞、胺應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等；③ 材料劣化,如回火脆化、晶粒長(zhǎng)大；④ 機(jī)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(kāi)裂等[7-10]。

3 與預(yù)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(shí)別結(jié)果與歷史定期檢驗(yàn)結(jié)果，判斷壓力容器是否存在與預(yù)期使用壽命相關(guān)的損傷，并對(duì)其損傷情況或損傷程度進(jìn)行評(píng)估，分析壓力容器與預(yù)期使用壽命的相關(guān)度水平。壓力容器與預(yù)期使用壽命的相關(guān)度分為3類：無(wú)關(guān)、低相關(guān)度和高相關(guān)度。

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

表2 壓力容器的損傷模式識(shí)別與預(yù)期使用壽命相關(guān)度 臺(tái)

4 檢驗(yàn)建議

4.1 存在腐蝕減薄損傷的壓力容器

在對(duì)存在腐蝕減薄損傷的3臺(tái)壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)最近一年的定期檢驗(yàn)壁厚測(cè)量報(bào)告，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，計(jì)算壁厚測(cè)量報(bào)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(duì)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(yīng)力是根據(jù)材料的牌號(hào)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中選取的，若設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有，可根據(jù)材料標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的許用應(yīng)力選取原則進(jìn)行計(jì)算獲得，焊接接頭系數(shù)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的較小值，校核溫度和校核壓力為設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力。依據(jù)2017年5月1日的定期檢驗(yàn)數(shù)據(jù)以及廠方提供的數(shù)據(jù)，對(duì)3臺(tái)存在腐蝕減薄損傷的壓力容器進(jìn)行強(qiáng)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(qiáng)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(tái)，對(duì)其檢驗(yàn)建議如表4所示，若缺陷仍未消除或者發(fā)生擴(kuò)展，需立即進(jìn)行消除或者對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)定。

表4 存在其他損傷壓力容器的檢驗(yàn)建議

4.3 存在環(huán)境開(kāi)裂損傷的壓力容器

該加氫裂化裝置內(nèi)有2臺(tái)壓力容器存在環(huán)境開(kāi)裂損傷，且在近3次定期檢驗(yàn)中檢出了存在內(nèi)表面裂紋損傷，對(duì)其檢驗(yàn)建議如表5所示，建議對(duì)主體焊縫、接管及應(yīng)力集中部位進(jìn)行不小于50%的表面缺陷無(wú)損檢測(cè)。

表5 存在環(huán)境開(kāi)裂損傷壓力容器的檢驗(yàn)建議

4.4 存在設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、腐蝕裕量不明的壓力容器

對(duì)該加氫裂化裝置內(nèi)設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、腐蝕裕量相關(guān)數(shù)據(jù)缺失的壓力容器進(jìn)行強(qiáng)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(yù)期使用壽命無(wú)關(guān)、低相關(guān)度的壓力容器

該加氫裂化裝置內(nèi)有48臺(tái)與預(yù)期使用壽命無(wú)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(yàn)報(bào)告，辦理使用登記變更。

對(duì)加氫裂化裝置內(nèi)5臺(tái)與預(yù)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(jìn)行檢驗(yàn)，并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果確定安全狀況等級(jí)和下次檢驗(yàn)時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)與建議

壓力容器的使用狀況、材料選用、工作介質(zhì)、運(yùn)行及維修記錄等資料，對(duì)識(shí)別加氫裂化裝置的損傷模式尤為重要。對(duì)加氫裂化裝置的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、運(yùn)行及維修數(shù)據(jù)和歷次定期檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行分析，可以識(shí)別裝置在不同溫度和壓力條件下的損傷模式，從而可以對(duì)超期服役壓力容器的檢驗(yàn)提出針對(duì)性的指導(dǎo)意見(jiàn)。

建議廠方加強(qiáng)壓力容器的日常維護(hù)與管理，確保所有安全附件(安全閥、液位計(jì)等)檢驗(yàn)合格并有效。建議在日常設(shè)備管理中加強(qiáng)密封部件、安全附件的維護(hù)、保養(yǎng)及更換，按期進(jìn)行定期檢驗(yàn)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝操作規(guī)程，且編制切實(shí)可行的專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。