浅谈焦炭塔裙座结构形式对施工质量的影响

摘要：焦炭塔是延迟焦化装置的主要设备，是承受机械载荷和热载荷循环作用的压力容器，频繁的加热和冷却使焦炭塔筒体与裙座连接处产生很高的应力强度，长期运行容易出现因强度问题引起的失效，容易产生裂纹缺陷。焦炭塔裙座结构形式对施工质量的控制非常关键。

关键词：焦炭塔，裙座，结构，质量，对比

Abstract: coke tower is delayed coking unit of main equipment, mechanical load and heat is under load in the role of the cycle of pressure vessels, frequent heating and cooling barrel and coke tower to skirt a joint generate high stress intensity, long term operation is easy to appear for strength problems caused by failure, easy to produce the crack defects. Coke tower bridge structure form of the skirt of construction quality control is critical.

Keywords: coke tower, skirt a, structure, quality and contrast

中图分类号： TV523文献标识码：A 文章编号：

焦炭塔是延迟焦化装置中的核心设备，焦炭塔并不是真正意义上的塔，它实际上是反应器，是进行焦化反应的场所和生成石油焦的地方，焦化的裂解和缩合反应都在焦炭塔内进行，渣油以高的流速流过加热炉的炉管，加热到反应所需的温度（500―505℃），然后进入焦炭塔，在焦炭塔里靠自身带入的热量进行裂化、缩合反应，然后进行除渣再生产。在这种操作状态下，频繁的加热和冷却使焦炭塔筒体与裙座连接处产生很高的应力强度，长期运行容易出现因强度问题引起的失效，容易产生裂纹缺陷质量问题。焦炭塔由于规格较大，除沿海炼油企业采用整体设备出厂外，一般内地炼油企业都采取在机械制造厂预制成半成品，然后运输到施工现场进行组对焊接安装。通过对不同工程中的焦炭塔施工进行总结，焦炭塔裙座结构形式，就现场施工质量控制方面而言，不同的结构形式对焦炭塔的施工质量影响很大。现就我单位2009年承建的某公司240万吨/年延迟焦化装置中的4台焦炭塔和2010年承建某公司140万吨/年延迟焦化装置中的2台焦炭塔就裙座结构形式对施工质量影响进行分析对比。

1、焦炭塔设计条件

240万吨/年延迟焦化装置中的焦炭塔和140万吨/年延迟焦化装置中的焦炭塔的设计条件基本一致，具体设计参数如下：

4、组对焊接

在两个工程中的焦炭塔组对都是先组对焊接整个裙座，裙座整体热处理完毕后再与分段成型的锥段壳体进行组对焊接。裙座的组对焊接都严格按照施工图纸和相关规范要求进行。对于SA-387Gr11CL1材质而言，焊接要求较高，要求有防风防雨措施到位的同时，周围的环境温度必须满足施焊要求，焊接前必须对焊接焊缝周围150mm的范围内进行预热，预热温度为160～250℃。为了确保焊缝能够均匀和恒温受热，在加热时采用电加热法进行预热和后热。

在240万吨/年延迟焦化装置中的焦炭塔裙座与壳体连接处的焊接方式是先焊接内侧，再焊接外侧。在焊接内侧时，将电加热片布置在外侧进行加热，由于内侧的空间太小，底部只有50mm的宽度，焊接人员根本无法直接站在内侧进行焊接作业，再加上外侧在不断加热，内侧焊缝处温度达到200左右°，对操作人员的操作环境极其不利，而且内侧底部最低焊缝厚度要求达到26mm。针对这种情况对操作人员采取一定的保护措施后，操作人员在操作时身体上半身处于倒立状态操作，再加上温度很高，每次的操作时间很短，就得休息一会儿。而且内侧底部较窄，小型磨光机根本无法伸到底部，更不用谈如何进行打磨，对焊缝的表面的药皮处理采取自制特殊工具进行处理。外侧焊缝相比内侧焊缝在焊接操作方面讲，操作环境有了较大的改善，但是外侧的焊接量特别的大，每台焦炭塔裙座与壳体连接处的焊缝消耗焊接材料将达到2.5吨左右，需要大量的焊接人员几天的时间才能完成。

在140万吨/年延迟焦化装置中焦炭塔裙座与壳体连接处的焊接方式是采用对接方式连接，与裙座连接的壳体部分为整体锻件，氩弧打底的方式进行焊接，裙座与壳体组对合格后在内侧进行加热外侧焊接，氩弧打底完毕后马上进行手工焊接填充焊接，打底焊接和手工焊接一次性焊接完成，同时做到及时的焊接后热处理。24小时候对该焊缝进行RT的无损检测，检测结果为焊缝合格率达到100%。

5、裙座与壳体连接部位焊缝无损检测

裙座与壳体连接部位的材质均为SA-387Gr11CL1，在焊接前必须对坡口进行100%的MT无损检测，检测坡口表面是否存在缺陷，焊接后在热处理之前和热处理之后对焊缝表面进行100%的PT无损检测，对焊缝进行光谱分析和热处理后的硬度检测，以及对焊缝表面成形和焊缝尺寸进行检查。

240万吨/年延迟焦化装置中的焦炭塔只能进行焊接前的坡口MT检测和焊接后以及热处理后焊缝表面的PT检测。

140万吨/年延迟焦化装置中的焦炭塔进行焊接前的坡口MT检测和焊接后焊缝表面MT的检测。由于壳体与裙座相连接的部件为锻件，所以在组对前对锻件坡口周围100mm范围要求进行100%的UT检测，同时在热处理之前对焊缝进行100%的RT检测和热处理后的20%的UT抽查检测。

6、结论

通过对不同工程项目焦炭塔裙座与壳体连接部位的焊接施工质量控制进行总结和分析， 240万吨/年延迟焦化中的焦炭塔裙座的结构形式从客观上通过表面无损检测能够确保焊缝表面的质量和焊缝尺寸，而对如此厚度的焊缝内部很难做到仪器的精密检测，对焊缝是否存在内部缺陷很难判断。但对于140万吨/年延迟焦化中的焦炭塔裙座的结构形式不但从客观上能够确保焊缝表面的质量和焊缝的尺寸，而且通过仪器（RT探伤机）能够判定焊缝内部是否存在的缺陷，对存在的缺陷能够做到及时处理，杜绝安全隐患的存在，同时现场焊接工作量大大的减少，改善了现场操作人员的操作环境，也对提高焦炭塔现场焊接质量创造了条件。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。