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1000m3丙烯球罐的安全评定

文档作者：杨海堂林洪亚文档来源：广西特种设备监督检验院中国天辰工程有限公司		点击数：	更新时间： 2021年01月07日
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第37卷第3期化工机械367
1 000 m3丙烯球罐的安全评定
杨海堂+
(广西特种设备监督检验院)
林洪亚
(中国天辰工程有限公司)
摘要在全面检验的基础上，运用常规评定方法对l 000m3丙烯球罐进行安全评定。结果表明，球罐
厚度和硬度均未见异常，磁粉检测发现的表面裂纹打磨后形成的凹坑在允许范围内，未熔合评定点落在
评定图的安全区内，不影响球罐的安全运行。
关键词丙烯球罐安全评定检验
中图分类号TQ051．3 文献标识码B 文章编号0254-6094(2010)03-0367-03
压力容器是具有潜在爆炸危险的特殊承压
设备，一旦发生爆炸或者泄漏，就会造成灾难性事
故。因此确保此类设备的安全性，对于保护和发
展生产力具有重要的意义。国家标准GB／T19624
—2004{在用含缺陷压力容器安全评定》集成了
国内压力容器安全评定的最新研究成果和工程实
践经验，使国内在用含缺陷压力容器安全评定技
术提高到了当代国际水平，为降低国内压力容器
灾难性事故率提供了有效的技术手段¨’。
某石化公司内l台丙烯球罐于2004年10月
竣工，2008年8月对该球罐进行开罐检验，此次
检验为首次全面检验。检验中发现有多处缺陷，
为此，笔者运用常规评定方法对缺陷进行安全评
定。
1 球罐概况
1 000m3丙烯球罐为混合式，由30块16MnR
球壳板组焊而成，有8根支柱，结构为赤道正切
式，焊缝布置如图1所示。
球罐主要技术参数为：
公称直径12 300 mm
公称壁厚48 mm
公称容积1000 m’
工作介质丙烯
主体材料16MnR
设计压力2．2 MPa
图1 球罐内部展开图
设计温度50℃
操作压力不大于1．94 MPa
操作温度常温
容器类别m MB
2球罐检验
通过对球罐的全面检验，发现缺陷主要是制
造时遗留的，如错边量、棱角度、裂纹及未熔合等。
2．1 宏观检查
宏观检验结果表明，球罐纵缝最大错边量为
·杨海堂，男，1980年12月生。工程师。广西省南宁市，530022。
万方数据
368 化工机械2010每
2．0mm，环缝最大错边量为4．0mm；纵缝一环缝最
大棱角度为2．5ram，环缝一环缝最大棱角度为4．0
mm；焊缝余高为2．5mm，有轻微均匀腐蚀，腐蚀
量不大于0．3mm，其他参数均为合格。
2．2 壁厚测量
对球罐苇点部位进行壁厚测董，为了使测定
位置具有代表性，选择在液位经常波动的部位和
腐蚀较为严重的地方。测点应有足够的点数，每
块球壳板最少测5个点，对易于积液的球罐下部，
及腐蚀严重的部位要增加测点数鼍。经过检测，
实测最小壁厚为47．6mm，能够满足强度要求。
2．3无损检测
2．3．1磁粉探伤
对球罐内外表面对接焊缝进行100％磁粉探
伤检测，发现表面裂纹13处，对所有缺陷进行了
打磨消除。打磨后遗留下的凹坑就成了球罐的新
缺陷，最大凹坑尺寸为长70mm、宽50ram、深
3mm，记为缺陷1。
2．3．2渗透探伤
对球罐的支柱、人孔和接管的角焊缝以及无
法进行磁粉探伤的部位进行100％渗透探伤检
测，均未发现缺陷。
2．3．3超声波探伤和x射线探伤
对球罐内表面对接焊缝进行100％超声波探
伤检测，发现超标缺陷l处，经x射线探伤复验
确定为未熔合，长184mm、高6mm，记为缺陷2。
2．4硬度测定
使用HL-80硬度仪对球壳板进行硬度检测
(包括所有裂纹部位)，每一测定点包括该处的母
材、焊缝和热影响区，硬度值在105～150HB之
间，均未发现异常。
2．5安全附件检查
对球罐的安全阀、压力表、液位计以及温度计
进行校验合格，以确保球罐的安全运行。
3球罐缺陷安全评估
缺陷安全评定前对缺陷进行分类，以便有针
对地进行安全评定，其中凹坑安全评定应符合以
下条件嵋1：
a．Bo／R<0．18的筒壳或B。／R<0．10的球
壳(B。为缺陷附近实测壳体壁厚，R为容器平均
半径)；
b．材料韧性满足压力容器设计规定，未发
现劣化；
e．凹坑深度z小于计算厚度曰的60％，且
坑底最小厚度曰一z不小于2mm；
d．凹坑长度2x≤2．8~／R8；
e．凹坑宽度2Y不小于凹坑深度z的6倍
(容许打磨至满足本要求)。
对于超出上述限定条件或在服役期间表面有
可能生成裂纹的凹坑缺陷，应按平面缺陷进行评
定。由上述规定，可以得到缺陷1为凹坑缺陷，缺
陷2为平面缺陷。
3．1 凹坑缺陷评定
球罐表面凹坑缺陷的无量纲参数G。的计算
公式为：G。=—每，若G。≤o．1，则该凹坑缺陷
B~／RB
可免评定，认为是安全的或是可以接受的；若G。
>0．1，则该凹坑缺陷应按照凹坑缺陷的评定程序
进行评定。对缺陷l进行凹坑缺陷评定，发现其
G。<0．1，即该凹坑缺陷免评定，可以认为是安全
的。
3．2平面缺陷评定
3．2．1 缺陷表征
根据缺陷2的实际位置、形状和尺寸，按照文
献[2]进行缺陷规则化，获得表征计算尺寸，深度
2口为6mm，长度2c为184ram，考虑到缺陷表征尺
寸分安全系数为1．1，则用于评定计算的表征缺
陷尺寸为：深度a=3．3mm，长度c=101．2mm。
3．2．2确定评定中应力一次应力分量分别为：P。：掣，式中
P。按照安全阀整定压力确定，P。为零；二次应力
分量分别为：Q。为零，Q。=0．170"．心1，考虑失效严
重性一次应力分量和二次应力分量分别乘以应力
分安全系数1．5和1．0，则用于评定计算的应力
为：P。=205．9MPa，Qh=50．8MPa。
3．2．3确定材料性能参数
16MnR在设计温度下的材料性能参数：E=
208GPa，盯b=470MPa，盯。=305MPa，6。=0．1mm，
p=0．3，K。采用CTOD断裂韧度值来计算，K。= ／r葡‘夏面疋T硒=3233．75N／ram加，考虑失
效严重性，则评定用材料断裂韧度K。=K。／1．2=
2694．79N／ram3”。
万方数据
第37卷第3期化工机械369
3．2．4应力强度因子K?和K?的计算
含椭圆埋藏缺陷的板壳应力强度因子K。为：
K?=厢(尸。。工+P以)，K?=~／石i(Q。厶+p以)
1．01—0．37旦
“f·==————1———一———————(．——篙——————)————“——————8———⋯—．．．．．．．．．．—．．4．j!j—纠———————钔．—————厂—————一
兀=
1．01—0．37旦
C 1一(篙)“8⋯．4纠∥∥4
式中e为裂纹中心偏离壁厚中心的偏心距。
经计算：K：=679．02N／mm3”，K；=166．51 N／
mm3／2。
3．2．5 L，和￡m^I的计算
最大允许载荷比的计算公式为： ￡mII：尝：1．2705 uf 一
^
一·
二o。
载荷比￡。的计算公式为：
￡，：!!!!!±!!．!±之!!篁!!±：!!：±!!!!二篁!：±!!!j!； 。
3[(1一手)2+4孝y]盯。
式中f=斫亨备、y=鲁，代人各参量计算
得出：L．=0．7506。
3．2．6 断裂比K，的计算
断裂比K，的计算公式为：
K。=G(K?+K；)／K。+P
不考虑缺陷间的影响，则干涉效应系数G=
1，P为塑性修正因子：
r妒l 当L，<0．8时
P={妒1(11—10L，)／3 当0．8<1．1时>1．1时
因为L，<0．8，妒l的值根据GB／T19624．2004
查得为0．02l，故P=0．021，代人参量计算得出：
K，=0．3348。
3．2．7安伞性评价
将计算得到的K，值和￡，值所构成的评定点
(L，，K，)绘在常规评定通用失效评定图中(图2)，
可以看出，评定点落在评定图的安伞区内，即球罐
在规定的介质和压力下运行是安全的。
根据以上评定结果，该丙烯球罐满足今后继
续安全运行的要求。因此得出以下结论：球罐安
全状况等级定为3级；在压力不大于1．94MPa，温
度为常温，介质为丙烯的条件下，下一次的检验日
期为201 1年8月。
逆
越
磔
精
图2 常规评定通用失效评定图
4 结束语
通过对丙烯球罐缺陷的安全评定，该球罐在
正常工况下运行l a后，至今未发牛异常现象。尽
管球罐是安全的，但足由于实际问题的复杂性，建
议企业在球罐的继续使用过程中，尽量降低球罐
的操作压力，减少压力波动，加强在线检验，缩短
检验J舂j期。
参考文献
1钟群鹏，李培宁，李学仁等．国家标准《在用含缺陷压
力容器安伞评定》的特色和创新点综述．管道技术与
设备，2006(1)：1—5
2 GB／T19624—2004．在用含缺陷压力容器安全评定
(收稿日期：2009．10．21)
本刊现人编“万方数据——数字化期刊群”和“中国核心期刊(遴选)数据库”，作者著作权使用费与本
刊稿酬一次性给付。不再另行发放。作者如不fJ意将文章入编，投稿时敬请说明。
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