脱油脱萘塔鼓包的原因分析及处理

董 璐，李林贤

(陕西省石化压力容器检验站，陕西 西安 710054)

脱油脱萘塔鼓包的原因分析及处理

董 璐，李林贤

(陕西省石化压力容器检验站，陕西 西安 710054)

在对某化工厂脱油脱萘塔进行全面检验时，发现鼓包现象。通过对鼓包区域材质进行分析，了解了容器鼓包对安全运行的影响，并结合运行情况，查找鼓包原因，提出相应对策。

珠光体球化；超温；鼓包

2016年我站对某化工厂的脱硫脱萘塔进行定期检验过程时，经现场宏观检查，发现存在明显的鼓包情况，鼓包是压力容器长期在高温高压的环境下工作，发生材质劣化最明显的表现。我们对此缺陷作了进一步检测，分析了鼓包产生的原因，并提出了预防措施。

1 容器基本情况

该脱硫脱萘塔2015年3月制造出厂，2015年9月投入使用。设计压力0.5 MPa，设计温度60/再生265 ℃，容器类别为Ⅱ类，容器规格￠3800×20305 mm，壁厚为16 mm，材质为Q245R。塔内实际工作压力为0.45 MPa，工作温度40/再生250 ℃,工作介质为焦炉气(再生过热蒸汽)。

2 检验过程

2.1 宏观检查

该塔在环焊缝H1上约800mm处存在明显的鼓包情况(图1)，鼓包区域为600mm×400mm，鼓包最严重处鼓起高度12mm，鼓包处外表面存在高温氧化腐蚀现象。

图1 现场鼓包区域照片

2.2 壁厚测定

用MX-3测厚仪对鼓包区域和正常区域分别进行壁厚测定，每个区域选取两处进行壁厚测定，壁厚测定位置示意图见图2，测定结果见表1。

图2 壁厚测定部位示意图

检测区域具体位置规格/mm壁厚测量值/mm壁厚减薄率/%鼓包区域第一点第二点DN3800×1615.4815.373.253.93正常区域第三点第四点DN3800×1615.8315.851.060.93

经对比可见，鼓包区域壁厚值略低于正常区域0.35～0.48mm。

2.3 硬度检测

用HT-1000A型便携式里氏硬度计，检测位置为鼓包区域与正常区域，每个区域选取两处分别进行硬度检测(位置与壁厚测定位置相同)，检测前对检测部位进行机械打磨，并用120号砂纸进行细磨，在每一个硬度测点部位进行不少于三次的布氏硬度测量。检测结果见表2。

表2 硬度检测结果

经对比可见，鼓包区域硬度值明显较正常区域偏低。

2.4 金相检验

采用现场覆膜金相进行检验。仪器型号：GX71，腐蚀方法：4%硝酸酒精擦拭，抛光方法：机械磨抛，并用120号砂纸进行细磨。对鼓包区域与正常区域分别进行金相检验，检验位置与壁厚测定位置相同。检验结果显示：金相组织均为铁素体+珠光体，鼓包区域的珠光体比正常区域的珠光体明显减少。鼓包区域晶界及铁素体基体上的球状碳化物已逐渐长大，球化现象明显，珠光体球化4～5级，属完全球化。材质金相组织照片如图3～图6所示，检验结果见表3。

图3 J1鼓包区域显微组织形貌

图4 J2鼓包区域显微组织形貌

图5 J3正常区域显微组织形貌

检测区域具体位置金相编号检验结果照片标号鼓包区域第一点第二点J1J2珠光体形态消失,晶界及铁素体基体上的球状碳化物已逐渐长大,球化4～5级。珠光体形态消失,晶界及铁素体基体上的球状碳化物已逐渐长大,球化4～5级。图3图4正常区域第三点第四点J3J4珠光体区域中的碳化物开始分散,珠光体形态明显,球化2级。珠光体区域中的碳化物开始分散,珠光体形态明显,球化2级。图5图6

图6 J4正常区域处显微组织形貌

2.5 检验结果分析

(1) 鼓包区域的壁厚略薄于正常区域；

(2) 鼓包区域的硬度值均低于正常区域的硬度值；

(3) 鼓包区域的金相组织球化严重，参照DL/T 884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》、DL/T 787-2001《火力发电厂用15CrMo钢珠光体球化评级标准》确定球化4～5级，属于完全球化；正常区域组织球化2级，属于轻度球化。两者相比较，差异明显。

2.6 处理意见

TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》第8.5.2条第(3)款中规定“发现存在表面脱碳、渗透、石墨化、回火脆化等材质劣化现象以及蠕变、高温氢腐蚀现象，并且已经产生不可修复的缺陷或者损伤时，根据损伤程度，定为4级或者5级”。

根据检验结果显示，鼓包区域金属基体显微组织，老化严重，硬度明显降低，已不能满足安全运行的要求，安全状况等级定为5级，要求该容器停止运行。

3 原因分析

GB/T 30579-2014《承压设备损伤模式识别》中对珠光体球化损伤机理的描述为：材料在高温(440℃～760℃)长期使用过程中，珠光体中渗碳体(碳化物)形态由最初的的层片状逐渐变成球状的过程。钢材加热到一定温度时，珠光体中的片状渗碳体获得足够的能量后局部溶解，断开为若干细的点状渗碳体，弥散分布在奥氏体基体上，同时由于加热温度低和渗碳体不完全溶解，造成奥氏体成分极不均匀。以原有的细碳化物质点或奥氏体富碳区产生的新碳化物为核心，形成均匀而细小的颗粒状碳化物，这些碳化物在缓冷过程中或等温过程中聚集长大，并向能量最低的状态转化，形成球状渗碳体。珠光体球化的主要影响因素有两点：

(1) 温度：随温度升高，球化加速，如454℃时发生球化需数年，552℃时发生球化仅需几小时；

(2) 微观组织：退火钢的抗球化性能比正火钢强，粗晶粒钢的抗球化性能比细精粒钢强，硅镇静钢的抗球化性能比铝镇静钢强。

在检验过程中，我们通过翻阅该容器运行记录，并经问询作业人员了解到：2016年5月，该台容器在进行吸附剂再生作业过程中，在实际操作温度为550℃以上(超过允许最高工作温度300 ℃)的状态下，持续运行40分钟。该台容器主体材质为Q245R。查阅相关资料可知，Q245R的最高使用温度为475℃。本次操作温度亦远高于Q245R的最高使用温度，属于超温运行。

通过硬度检测、金相检验等技术手段及现场运行情况分析，得出以下结论：该容器发生鼓包的根本原因是超温运行。操作温度的升高，加快了Q245R的球化速度，珠光体完全球化；材料因球化而强度降低的同时，延展性一般会增大，应力集中区域会发生变形，从而形成鼓包。

4 预防措施

为了防止此类缺陷的发生，笔者认为可从以下几个方面着手。

(1) 对于需要加热的压力容器应严格控制其操作温度，加强对温控系统的检查。

(2) 认真进行年度检查。重视对容器运行记录等资料的审查，重点关注可疑的温度、压力数据。

(3) 坚持定期检验。按规程要求进行全面检验，检验时应剥除容器外表面的全保温，以防止鼓包、腐蚀、减薄类缺陷的漏检。

[1] 国家质检总局特种设备安全监察局.TSG 21-2016 固定式压力容器安全技术监察规程[S].北京：新华出版社，2016.

[2] 全国锅炉压力容器标准化技术委员会.GB/T 30579-2014 承压设备损伤模式识别[S].北京：中国标准出版社，2014.

(本文文献格式：董 璐，李林贤.脱油脱萘塔鼓包的原因分析及处理[J].山东化工，2017，46(04)：91-93.)

The cause of the Oil Removing Naphthalene Tower Beat off Analysis and Processing

DongLu，LiLinxian

(Shaanxi Petrochemical Pressure Vessel Inspection Station，Xi'an 710054，China)

In a chemical plant oil removing naphthalene tower off to conduct a comprehensive inspection, found that bulge phenomenon. Through the analysis of bulge area material, understand the container bulge influence on safe operation, combining operation, find the bulge reasons, put forward the corresponding countermeasures.

pearlite spheroidization；overtemperature；bulge

2016-12-27

董 璐(1984—)，山西应县人，工程师，学士学位，现为陕西省石化压力容器检验站检验室主任，主要从事承压设备检验。

TQ545

A

1008-021X(2017)04-0091-03