[发明专利]化工焦炭塔鼓胀在线测量的判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工焦炭塔鼓胀在线测量的判定方法。

背景技术

化工焦炭塔是一种从室温到高温周期性运行的塔器，其由多个筒节焊接构成，塔壁一般为不锈钢复合层，介质温度为477℃，进油时塔体壁温由下至上在393～460℃之间，操作压力为0．25 MPa。焦炭塔在整个生产周期中，塔壁各处在整个周期的每一瞬间温度都是不同的，其纵向、环向及在厚度方向都存在着温差，故在塔壁内存在着一个十分复杂的三维温度场。特别是在升温和降温的过程中，塔壁各部不同温度产生的热变形不一致，产生了相互的约束和牵制，从而在塔壁上也产生了热应力，在热应力作用下，塔壁焊缝热影响区附近局部首先发生屈服，这种屈服区域的不断扩大和累积则形成焦炭塔的腰鼓变形。一般塔壁焊缝的屈服强度比塔壁母材高很多，焊缝区变形小，因此，焊缝总是起着筋条的作用，箍住塔壁母材，但又阻止不了母材的塑性变形，塔壁钢板则径向鼓凸鼓胀，这样在不断的循环过程中塑性变形不断积累，最终以腰鼓的形式显现出来。而焦炭塔的第二筒节和第三筒节是在充焦时受力最大的部位，所以腰鼓变形在第二筒节和第三筒节处更为严重，从而影响焦炭塔的安全运行。而在焦炭塔寿命早期，变形部位仅局限于塔体下部，随着时间的推移，上部产生的鼓胀更加明显，如图1所示，焦炭塔1整体呈现糖葫芦状。

针对焦炭塔的鼓胀，通常在检验中只能目视检查其是否有明显的鼓胀迹象，然后用卷尺在鼓胀处沿塔壁环向量取周长，与没有鼓胀处的周长值相减得到鼓胀值，这样结果读数误差较大，而且不便于焦炭塔不停机时在线测量监控其鼓胀发展情况。同时对于塔壁变形量的判定，目前每次检验均应用有限元计算方法对焦炭塔鼓胀变形值进行评定计算，该方法时间长，过程复杂，不利于检验人员在生产现场的快速判定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种化工焦炭塔鼓胀在线测量的判定方法，利用本方法准确测取焦炭塔鼓胀值并依据鼓胀值快速作出焦炭塔安全性判定，极大方便了生产现场的焦炭塔检验作业，确保了焦炭塔的安全可靠运行。

为解决上述技术问题，本发明化工焦炭塔鼓胀在线测量的判定方法包括如下步骤：

步骤一、局部拆除焦炭塔鼓胀区的保温材料，间隔焦炭塔鼓胀区塔壁垂直设置标尺，采用激光测距仪沿标尺水平测得距焦炭塔塔壁若干点距离L₀、L₁、L₂…L_n，其中L₀为焦炭塔塔壁无鼓胀点距离；

步骤二、计算焦炭塔塔壁若干点鼓胀值，分别为h₁= L₀-L₁、h₂= L₀-L₂…h_n= L₀-L_n；

步骤三、根据压力容器标准规定，对规定中最大允许圆度偏差值曲线进行拟合，根据拟合曲线，设定焦炭塔塔壁鼓胀的最大允许偏差值e的经验公式，

e=0.030n+0.036t₀(D₀/t₀)/n                 （1）

式（1）中：t₀为塔壁有效壁厚、D₀为焦炭塔外径、n为失稳系数，并且

n=[7.06(D₀/t₀)/(L/D₀)²]^1/4                                  （2）

式（2）中：L为焦炭塔长度；

步骤四、焦炭塔的t₀、D₀和L均已知，根据式（2）计算得到失稳系数n，然后由式（1）计算得到焦炭塔塔壁鼓胀的最大允许偏差值e，并定义η=e/D₀%；

步骤五、当h₁/D₀、h₂/D₀…h_n/D₀分别小于η时，判定焦炭塔可以安全运行，当h₁/D₀、h₂/D₀…h_n/D₀其中有一项大于η时，判定焦炭塔失稳。