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1000m3丙烯球罐的安全評定

文檔作者：楊海堂林洪亞文檔來源：廣西特種設備監(jiān)督檢驗院中國天辰工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月07日
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第37卷第3期化工機械367
1 000 m3丙烯球罐的安全評定
楊海堂+
(廣西特種設備監(jiān)督檢驗院)
林洪亞
(中國天辰工程有限公司)
摘要在全面檢驗的基礎上，運用常規(guī)評定方法對l 000m3丙烯球罐進行安全評定。結(jié)果表明，球罐
厚度和硬度均未見異常，磁粉檢測發(fā)現(xiàn)的表面裂紋打磨后形成的凹坑在允許范圍內(nèi)，未熔合評定點落在
評定圖的安全區(qū)內(nèi)，不影響球罐的安全運行。
關鍵詞丙烯球罐安全評定檢驗
中圖分類號TQ051．3 文獻標識碼B 文章編號0254-6094(2010)03-0367-03
壓力容器是具有潛在爆炸危險的特殊承壓
設備，一旦發(fā)生爆炸或者泄漏，就會造成災難性事
故。因此確保此類設備的安全性，對于保護和發(fā)
展生產(chǎn)力具有重要的意義。國家標準GB／T19624
—2004{在用含缺陷壓力容器安全評定》集成了
國內(nèi)壓力容器安全評定的最新研究成果和工程實
踐經(jīng)驗，使國內(nèi)在用含缺陷壓力容器安全評定技
術(shù)提高到了當代國際水平，為降低國內(nèi)壓力容器
災難性事故率提供了有效的技術(shù)手段¨’。
某石化公司內(nèi)l臺丙烯球罐于2004年10月
竣工，2008年8月對該球罐進行開罐檢驗，此次
檢驗為首次全面檢驗。檢驗中發(fā)現(xiàn)有多處缺陷，
為此，筆者運用常規(guī)評定方法對缺陷進行安全評
定。
1 球罐概況
1 000m3丙烯球罐為混合式，由30塊16MnR
球殼板組焊而成，有8根支柱，結(jié)構(gòu)為赤道正切
式，焊縫布置如圖1所示。
球罐主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱直徑12 300 mm
公稱壁厚48 mm
公稱容積1000 m’
工作介質(zhì)丙烯
主體材料16MnR
設計壓力2．2 MPa
圖1 球罐內(nèi)部展開圖
設計溫度50℃
操作壓力不大于1．94 MPa
操作溫度常溫
容器類別m MB
2球罐檢驗
通過對球罐的全面檢驗，發(fā)現(xiàn)缺陷主要是制
造時遺留的，如錯邊量、棱角度、裂紋及未熔合等。
2．1 宏觀檢查
宏觀檢驗結(jié)果表明，球罐縱縫最大錯邊量為
·楊海堂，男，1980年12月生。工程師。廣西省南寧市，530022。
萬方數(shù)據(jù)
368 化工機械2010每
2．0mm，環(huán)縫最大錯邊量為4．0mm；縱縫一環(huán)縫最
大棱角度為2．5ram，環(huán)縫一環(huán)縫最大棱角度為4．0
mm；焊縫余高為2．5mm，有輕微均勻腐蝕，腐蝕
量不大于0．3mm，其他參數(shù)均為合格。
2．2 壁厚測量
對球罐葦點部位進行壁厚測董，為了使測定
位置具有代表性，選擇在液位經(jīng)常波動的部位和
腐蝕較為嚴重的地方。測點應有足夠的點數(shù)，每
塊球殼板最少測5個點，對易于積液的球罐下部，
及腐蝕嚴重的部位要增加測點數(shù)鼉。經(jīng)過檢測，
實測最小壁厚為47．6mm，能夠滿足強度要求。
2．3無損檢測
2．3．1磁粉探傷
對球罐內(nèi)外表面對接焊縫進行100％磁粉探
傷檢測，發(fā)現(xiàn)表面裂紋13處，對所有缺陷進行了
打磨消除。打磨后遺留下的凹坑就成了球罐的新
缺陷，最大凹坑尺寸為長70mm、寬50ram、深
3mm，記為缺陷1。
2．3．2滲透探傷
對球罐的支柱、人孔和接管的角焊縫以及無
法進行磁粉探傷的部位進行100％滲透探傷檢
測，均未發(fā)現(xiàn)缺陷。
2．3．3超聲波探傷和x射線探傷
對球罐內(nèi)表面對接焊縫進行100％超聲波探
傷檢測，發(fā)現(xiàn)超標缺陷l處，經(jīng)x射線探傷復驗
確定為未熔合，長184mm、高6mm，記為缺陷2。
2．4硬度測定
使用HL-80硬度儀對球殼板進行硬度檢測
(包括所有裂紋部位)，每一測定點包括該處的母
材、焊縫和熱影響區(qū)，硬度值在105～150HB之
間，均未發(fā)現(xiàn)異常。
2．5安全附件檢查
對球罐的安全閥、壓力表、液位計以及溫度計
進行校驗合格，以確保球罐的安全運行。
3球罐缺陷安全評估
缺陷安全評定前對缺陷進行分類，以便有針
對地進行安全評定，其中凹坑安全評定應符合以
下條件嵋1：
a．Bo／R<0．18的筒殼或B。／R<0．10的球
殼(B。為缺陷附近實測殼體壁厚，R為容器平均
半徑)；
b．材料韌性滿足壓力容器設計規(guī)定，未發(fā)
現(xiàn)劣化；
e．凹坑深度z小于計算厚度曰的60％，且
坑底最小厚度曰一z不小于2mm；
d．凹坑長度2x≤2．8~／R8；
e．凹坑寬度2Y不小于凹坑深度z的6倍
(容許打磨至滿足本要求)。
對于超出上述限定條件或在服役期間表面有
可能生成裂紋的凹坑缺陷，應按平面缺陷進行評
定。由上述規(guī)定，可以得到缺陷1為凹坑缺陷，缺
陷2為平面缺陷。
3．1 凹坑缺陷評定
球罐表面凹坑缺陷的無量綱參數(shù)G。的計算
公式為：G。=—每，若G?！躱．1，則該凹坑缺陷
B~／RB
可免評定，認為是安全的或是可以接受的；若G。
>0．1，則該凹坑缺陷應按照凹坑缺陷的評定程序
進行評定。對缺陷l進行凹坑缺陷評定，發(fā)現(xiàn)其
G。<0．1，即該凹坑缺陷免評定，可以認為是安全
的。
3．2平面缺陷評定
3．2．1 缺陷表征
根據(jù)缺陷2的實際位置、形狀和尺寸，按照文
獻[2]進行缺陷規(guī)則化，獲得表征計算尺寸，深度
2口為6mm，長度2c為184ram，考慮到缺陷表征尺
寸分安全系數(shù)為1．1，則用于評定計算的表征缺
陷尺寸為：深度a=3．3mm，長度c=101．2mm。
3．2．2確定評定中應力一次應力分量分別為：P。：掣，式中
P。按照安全閥整定壓力確定，P。為零；二次應力
分量分別為：Q。為零，Q。=0．170"．心1，考慮失效嚴
重性一次應力分量和二次應力分量分別乘以應力
分安全系數(shù)1．5和1．0，則用于評定計算的應力
為：P。=205．9MPa，Qh=50．8MPa。
3．2．3確定材料性能參數(shù)
16MnR在設計溫度下的材料性能參數(shù)：E=
208GPa，盯b=470MPa，盯。=305MPa，6。=0．1mm，
p=0．3，K。采用CTOD斷裂韌度值來計算，K。= ／r葡‘夏面疋T硒=3233．75N／ram加，考慮失
效嚴重性，則評定用材料斷裂韌度K。=K。／1．2=
2694．79N／ram3”。
萬方數(shù)據(jù)
第37卷第3期化工機械369
3．2．4應力強度因子K?和K?的計算
含橢圓埋藏缺陷的板殼應力強度因子K。為：
K?=廂(尸。。工+P以)，K?=~／石i(Q。厶+p以)
1．01—0．37旦
“f·==————1———一———————(．——篙——————)————“——————8———?—．．．．．．．．．．—．．4．j!j—糾———————鍆．—————廠—————一
兀=
1．01—0．37旦
C 1一(篙)“8?．4糾∥∥4
式中e為裂紋中心偏離壁厚中心的偏心距。
經(jīng)計算：K：=679．02N／mm3”，K；=166．51 N／
mm3／2。
3．2．5 L，和￡m^I的計算
最大允許載荷比的計算公式為： ￡mII：嘗：1．2705 uf 一
^
一·
二o。
載荷比￡。的計算公式為：
￡，：!!!!!±!!．!±之!!篁!!±：!!：±!!!!二篁!：±!!!j!； 。
3[(1一手)2+4孝y]盯。
式中f=斫亨備、y=魯，代人各參量計算
得出：L．=0．7506。
3．2．6 斷裂比K，的計算
斷裂比K，的計算公式為：
K。=G(K?+K；)／K。+P
不考慮缺陷間的影響，則干涉效應系數(shù)G=
1，P為塑性修正因子：
r妒l 當L，<0．8時
P={妒1(11—10L，)／3 當0．8<1．1時>1．1時
因為L，<0．8，妒l的值根據(jù)GB／T19624．2004
查得為0．02l，故P=0．021，代人參量計算得出：
K，=0．3348。
3．2．7安傘性評價
將計算得到的K，值和￡，值所構(gòu)成的評定點
(L，，K，)繪在常規(guī)評定通用失效評定圖中(圖2)，
可以看出，評定點落在評定圖的安傘區(qū)內(nèi)，即球罐
在規(guī)定的介質(zhì)和壓力下運行是安全的。
根據(jù)以上評定結(jié)果，該丙烯球罐滿足今后繼
續(xù)安全運行的要求。因此得出以下結(jié)論：球罐安
全狀況等級定為3級；在壓力不大于1．94MPa，溫
度為常溫，介質(zhì)為丙烯的條件下，下一次的檢驗日
期為201 1年8月。
逆
越
磔
精
圖2 常規(guī)評定通用失效評定圖
4 結(jié)束語
通過對丙烯球罐缺陷的安全評定，該球罐在
正常工況下運行l(wèi) a后，至今未發(fā)牛異?，F(xiàn)象。盡
管球罐是安全的，但足由于實際問題的復雜性，建
議企業(yè)在球罐的繼續(xù)使用過程中，盡量降低球罐
的操作壓力，減少壓力波動，加強在線檢驗，縮短
檢驗J舂j期。
參考文獻
1鐘群鵬，李培寧，李學仁等．國家標準《在用含缺陷壓
力容器安傘評定》的特色和創(chuàng)新點綜述．管道技術(shù)與
設備，2006(1)：1—5
2 GB／T19624—2004．在用含缺陷壓力容器安全評定
(收稿日期：2009．10．21)
本刊現(xiàn)人編“萬方數(shù)據(jù)——數(shù)字化期刊群”和“中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫”，作者著作權(quán)使用費與本
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