焦炭塔裙座角焊縫裂紋分析及處理

【摘 要】 焦炭塔裙座角焊縫裂紋分析原因及處理方法，防止產生裂紋的措施

【關鍵詞】 焦炭塔 裂紋

延遲焦化是一種加工重油，特別是減壓渣油的煉油工藝。而焦炭塔是原料油進行裂解和縮合一系列焦化反應的重要設備。焦炭塔裙座角焊縫產生裂紋及塔體變形是定期檢驗中經常遇到的問題，撫順某煉油廠6臺焦炭塔每次定期檢驗時裙座角焊縫都會發現不同程度的裂紋，有的是貫穿性裂紋，最嚴重的情況由于角焊縫產生貫穿性裂紋引起的塔體產生傾斜。如果發生失效將導致非常嚴重的后果。

焦炭塔的設計壓力不高，但長期在450℃以上高溫運行，且介質為油氣焦炭、硫化氫等，由于除焦和充焦的交替作用，塔體要不斷經受冷熱疲勞，軸向和縱向溫差引起局部塑性變形。

塔體的變形與材料有關，焦炭塔在長期的運轉過程中，其塔體材料的力學性能發生了一定變化，由于焦炭塔自身結構，自重及不同部位受熱的情況不同，塔體材料不同部位的變化是不一樣的。通過對塔體不同部位的材質取樣分析和金相組織也證明了這一點。塔體母材強度有變化，上部母材的強度有所減少，但下部母材的強度減少的更多一些。金相組織檢查表明下部母材的劣化比上部母材要嚴重很多。

焦炭塔在長期的運行過程中，材質發生老化，在熱應力的作用下，容易發生塑性變形。冷焦階段產生的應力，以及焊縫金屬與塔體母材結構與材料的不連續，引起焊縫附近的應力集中，由于塔體母材強度減小，加上焦炭塔在交變載荷的作用以及熱應力的作用，焊縫附近的塑性變形不斷積累，最后導致塔體發生變形。長期循環疲勞導致裙座角焊縫產生不同程度的表面裂紋，焊縫附近裂紋進一步發展將出現穿透裂紋。

焦炭塔裙座裂紋發現后應及時進行處理，不及時處理裂紋會進一步擴展，可能導致焦炭塔整體失效。返修時對焊材選用、組對、焊接工藝、熱處理工藝提出了更高的要求。

防止產生裂紋的措施：

（1）組裝對口時，應避免強力組對，防止由于外加應力作用使焊縫焊接過程中或焊后產生裂紋。

（2）預熱和焊后消氫。應嚴格按照焊接工藝評定指導書的要求進行預熱和后熱，以降低殘余應力，提高接頭的強度，避免延遲裂紋的產生。焊后應立即進行后熱，提高焊接接頭的沖擊韌性，有利于擴散氫的逸出，改善焊縫金屬的抗裂性能，避免延遲裂紋的產生。

（3）焊接時選擇合理的線能量，以降低接頭的拘束應力和焊接接頭的硬度，防止熱影響區晶粒粗大、焊接接頭沖擊韌性降低，避免產生延遲裂紋。

（4）焊立縫焊接時，應選擇跳步退焊法，以降低應力和減少焊接變形。

焦炭塔的焊接主要是根據其設計圖紙和現場施工環境、實際生產時的工況進行設計和施工。

第一，原材料的選擇。所選原材料要滿足生產時工藝環境要求（如：壓力、溫度、介質、材料的腐蝕裕度等），在材料成本的可控范圍內，要首選有利于現場施工和可以提高設備的實際使用壽命的新型材料。

第二，設備焊接時坡口形式的確定。確定的原則是應易于保證焊接質量、填充金屬量少、熔合比小，便于操作，有效減少施焊人員的焊接量和工作強度，對于新興的設計專利，應在進行產品施焊前對其可操作性進行論證，確保其方法可用于現場的實際施工，對于影響施工的因素，應向設計單位提出，以便及時做出修改。

對于設備的組裝，在保證組對的質量的前提下，合理安排施工工序，要有利于自身設備和其他相關設備的安裝，不應影響下一道工序的施工，以縮短實際施工工期，保證施工的有序進行。

焊接工藝方面，應根據設計文件要求，制定焊接工藝評定，編制焊接工藝指導書，進行焊接試板的焊接和熱處理，以確定其工藝參數的正確性?，F場施工時要注意嚴格按照焊接工藝指導書的要求進行施焊，現場及時進行焊縫檢查和各類無損檢測。