АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПОР ЮБОЧНОГО ТИПА РЕАКТОРОВ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ

Ю. А. Бадьин, А. Н. Киселев, Т. А. Яновский, А. Е. Годенко, Е. Ю. Липатов

Аннотация


Растрескивание сварного соединения опорной обечайки с корпусом - это очень распространенная форма повреждения коксовых камер. Это определяет актуальность темы определения причин возникновения таких повреждений, чему посвящена настоящая статья. Примером такого повреждения является инцидент, произошедший после всего 2 лет эксплуатации, на одном из нефтеперерабатывающих заводов с аварийным наклоном одной из коксовых камер. Для проверки состояния металла была проведена вырезка образцов из поврежденной части опорной обечайки с исследованием химического состава, структуры, определения механических характеристик. Исследования основного металла и металла сварных швов показали соответствие требованиям соответствующих НТД на материал. Были проанализированы выполненные стандартные расчеты на прочность элементов корпуса сосуда. Для них условия прочности были выполнены с большим запасом, но это не предотвратило повреждений. Был сделан вывод, что необходимо проведение математического моделирования условий эксплуатации сосуда с учетом неравномерности температурных полей на его поверхности, носящих случайный характер как в течение одного цикла коксования, так и в ряде последовательных циклов. Для сбора данных по фактическому распределению температур по поверхности аппарата были использованы данные автоматической системы управления. Полученные данные использовались при проведении расчетов моделирования с помощью программного комплекса конечно-элементного анализа «ANSYS ® Mechanical 2019 R3». Результаты расчетов по определению распределения напряжений в опорах находятся в соответствии с результатами натурного обследования с выявлением зон повреждений. Причиной возникновения повреждений опор коксовых камер было определено применение импортной нержавеющей стали с высокой пластичностью и низкими значениями допускаемых напряжений, для которой отсутствует опыт изготовления основных деталей коксовых камер. На основании проведенных исследований сформулированы рекомендации по изменению конструктивного и материального исполнения коксовых камер. Для проверки эффективности предложенной измененной опорной конструкции проведено конечно-элементное моделирование, которое подтвердило правильность предложенных рекомендаций.

Ключевые слова


коксовые камеры;механизм повреждений;конечно-элементное моделирование;

Полный текст:

PDF

Литература


Boswell R.S., Farraro T., Sober M.J. Remaining Life Evaluation of Coke Drums // Plant Engineering, Operations, Design and Reliability: Materials of Symposium. Houston, USA. 1997. P. 1-15

API TR 934-G-2016. Design, Fabrication, Operational Effects, Inspection, Assessment, and Repair of Coke Drums and Peripheral Components in Delayed Coking Units. Washington: American Petroleum Institute, 2016. 57 p.

Li Z., Wang H., Liu W., Zhou J., Zhang G. Finite Element Simulation, Safety Assessment and Countermeasure of the Coke Drum Leaning Process During the Quenching Stage // Automation, Mechanical Control and Computational Engineering (AMCCE-2017): Materials of 2nd International Conference. Beijing, China. 2017. Vol. 118. P. 532-536.

Егоров В.И. Совершенствование конструктивного и материального исполнения реакторов установок замедленного коксования: дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2000. 191 с.

Кузеев М.И. Закономерности накопления повреждений в сварных соединениях оболочек реакторов установок замедленного коксования: дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2000. 126 с.

Кузнецов А.А. Разработка метода оценки неоднородности напряженно-деформированного состояния реакторов установки замедленного коксования: дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2007. 99 с.

ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. 17 c.

ASME BPVC.CC.BPV-2015. An International Code. 2015 ASME Boiler and Pressure Vessels Code. New York: ASME, 2015. 1090 p.

ASTM A240 / A240M - 20a. Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications. West Conshohocken P.A.: ASTM International, 2020. 12 p. DOI: 10.1520/A0240_A0240M-20A.

ГОСТ 5632-2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. М.: Стандартинформ, 2015. 112 с.

ГОСТ 7350-77. Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. 12 с.

ГОСТ 34233.1-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2019. 30 с.

ГОСТ 34347-2017. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2018. 110 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2021-4-140-152

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2021 Ю. А. Бадьин, А. Н. Киселев, Т. А. Яновский, А. Е. Годенко, Е. Ю. Липатов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.