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《太原理工大学》 2003年
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FCC装置再生系统焊接失效分析与故障机理研究

陈敏  
【摘要】: 本文基于国内某大型石化炼油厂FCC装置再生系统第二催化裂化装置再生器上的故障机理,焊接裂纹的成因及是否危及再生器的安全生产进行了探索。通过再生器工艺环境的分析、材料成份及力学性能的测试、金相及断口观察等工作,找到了再生器腐蚀开裂的原因。采取提高壁温的措施避免了烟气酸性冷凝液存在,有效地控制了腐蚀裂纹的扩展。根据《压力容器缺陷评定规范》(CVDA—1984),对经全面检修的再生器过渡段进行了应力分析计算,结合可能存在最大裂纹的实际情况,对再生器的安全性做了分析。 本文认为再生器出现的裂纹是应力腐蚀引起的,导致再生器应力腐蚀开裂的因素有三个:一是有烟气酸性冷凝液存在的腐蚀环境;二是与腐蚀介质对应的材质;三是材料应力的存在。 从工艺环境分析可了解再生系统烟气的形成,烟气在特定的工艺操作条件下形成的冷凝液的腐蚀作用。通过对再生烟气化学成份的分析,了解到烟气中含有氮化物(NOx)和硫化物(SOx),因而冷凝液含 人原理下人带1一程硕卜今位谕文 有对再生器材料腐蚀敏感的离子成份,分析证实烟气凝液中含有Nox、 Sox竺及C1一等阴离子。由于再生器器壁温度低于烟气的露点温度,因 而再生器有了产生裂纹的腐蚀环境。 从材料化学成份、力学性能的分析与测试,表明再生器腐蚀开裂 前后的化学成份和力学性能无明显差异。通过金相观察,也表明再生 器腐蚀前后的金相组织无明撇变化。如果不是存在裂纹扩展廿致开 裂,材料仍处在一可用范围。 从裂纹断口形貌及腐蚀产物检验与分析,观察到裂纹面无明显的 塑性变形,裂纹开裂的形态是沿晶开裂,以及腐蚀产物中含有NO=,。 NO弋是极易使低碳钢产生应力腐蚀的阴离子。 应力计一算分析结果表明,最大应力位于再生器过渡段与上筒体连 接处的内侧面,最大弯曲应力(SMXB)为2 1 7.328MPa,最大总应力(SMX) 为1 96.23M尸a。 按照《从力容器缺陷评定规范》(CVDA—1 984),结合再生器外 保温提高壁温后的实际使用情况,假设己隔离了导致应力腐蚀开裂的 腐蚀环境,采用线弹性断裂力学的应力强度因子法,对再生器的裂纹 做了安个分析。分析结果表明再生器经过修复后目前存在的裂纹是允 许的,再z上器可安个使用。这与再生器的实际情况是相符的。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG172

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