Конструктивные особенности трубчатой печи, выявленные в ходе технического освидетельствования Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ, ВЫЯВЛЕННЫЕ В ХОДЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯ

Потеряхин Дмитрий Иванович

Ведущий специалист ЗАО НДЦНПФ «Русская лаборатория», г. Санкт-Петербург

Хазиев Рустам Ахметнабиевич

Ведущий специалист ЗАО НДЦ НПФ «Русская лаборатория», г. Санкт-Петербург

Шабалин Михаил Владимирович

Ведущий специалист ЗАО НДЦ НПФ «Русская лаборатория», г. Санкт-Петербург

Шипунова Татьяна Владимировна

Ведущий специалист ЗАО НДЦ НПФ «Русская лаборатория», г. Санкт-Петербург

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена экспертиза промышленной безопасности трубчатых печей. Проанализировано влияние конструктивных особенностей трубчатых печей на порядок и методику экспертизы промышленной безопасности. Представлены поправки к прочностным расчетом с учетом конструктивных особенностей трубчатых печей.

ABSTRACT

In the present paper there was considered safety expert review of pipe furnaces. There was analyzed the influence of design feature of pipe furnaces on the scope and procedure of the safety expert review. There were performed the corrections for the Srength prediction method due to design features of pipe furnaces.

Ключевые слова: трубчатые печи, экспертиза промышленной безопасности, прочностные расчеты.

Keywords: pipe furnaces, safety expert review, Srength prediction.

Экспертиза промышленной безопасности является неотъемлемой частью процесса эксплуатации технических устройств, расположенных на опасных производственных объектах [6]. Несмотря на стандартизированную и полностью регламентированную процедуру экспертизы бывают примеры, когда в ходе работ обнаруживаются некоторые конструктивные особенности объекта, которые заранее учесть было невозможно. Это приводит к необходимости корректировки методики работ на месте. Рассмотрим такой пример. В качестве объекта экспертизы возьмем трубчатую печь [1].

Трубчатая печь - вертикальная, цилиндрическая, однопо-точная, с вертикальным расположением труб в радиантной части, с поперечным расположением труб в зоне конвекции. Печь снабжена пламенными горелками со сводным факелом. Конструкционной особенностью печи является расположение труб змеевика в зоне радиации - винтообразное и в зоне конвекции - горизонтальное. Тип топлива печи - газообразное. Сжигание топлива осуществляется 3 горелками, установленными в подовой части радиантной камеры печи. Подача воздуха на сгорание топлива обеспечивается за счет естественной тяги печи и амортизаторов (заслонок), установленных на каждой горелке. Тип детектора пламени - электроды ионизации на пилотах. Топочные газы удаляются через дымовую трубу, оборудованную 2-мя последовательно установленными заслонками для регулирования разрежения.

Сортамент труб камеры радиации - 0139,7*6,3*12000 мм, 0139,7*6,3*6000 мм. В камере радиации трубы до 18го витка изготовлены из стали марки St35.8, отечественный аналог - сталь марки 20 ГОСТ 1050, трубы от 18го витка до выхода из камеры изготовлены из стали марки 10СгМо9, отечественный аналог - сталь марки 12ХМ ГОСТ 5520.

Сортамент труб камеры конвекции - 0168,3*7,1*4200 мм, 0168,3*7,1*4200 мм. В камере конвекции трубы изготовлены из стали марки 10СгМо9, отечественный аналог - сталь марки 12ХМ ГОСТ 5520. Сортамент труб перетока печи -0168,3*7,1 мм, 0139,7*6,3 мм. Трубы изготовлены из стали марки 10СгМо9. Парогенератор печи состоит из оребрен-ных труб сортаментом 0114,3*6,3*4200 мм. Трубы изготовлены из стали марки St35.8.

Печь работает только в режиме регенерации. Эксплуатируется при давлении 0,8 МПа и температуре 530°С с рабочей средой - азотом.

При проведении экспертизы промышленной безопасности печи в соответствии с [4] были выполнены следующие работы:

- анализ технической документации;

- оперативная (функциональная) диагностика;

- наружный и внутренний осмотр;

- толщинометрия металла змеевиков;

- ультразвуковой контроль сварных соединений;

- твердометрия металла;

- гидравлические испытания змеевиков;

- поверочный расчет на прочность.

Анализ технической документации показал:

- содержание паспорта печи соответствует требованиям [5];

- конструкция печи обеспечивает надежность и безопасность эксплуатации и предусматривает возможность проведения технического освидетельствования;

- печь эксплуатируется при параметрах, не превышающих расчетные значения;

- наружный диаметр труб змеевика соответствует требованиям [4, 5];

- материальное исполнение змеевика печи соответствует требованиям [4, 5].

Здесь последний пункт нуждается в пояснении. Вследствие того, что температура среды на входе печи не успевает вырасти до рабочей температуры 530°С (максимальное значение - 325°С), трубы камеры радиации до 18-го витка выполнены из стали марки St35.8.

Результаты оперативной (функциональной) диагностики показали, что печь оборудована необходимыми системами автоматизации и контроля в соответствии с требованиями

[5]:

1) паровой завесой, снабженной сигнализацией;

2) средствами автоматического прекращения подачи топливного газа в зону горения;

3) автоматическими поточными анализаторами качества;

4) средствами дистанционного изменения положения шибера в газоходе на выходе из печи;

5) автоматической системой подачи водяного пара в топочное пространство и в змеевики при прогаре труб;

6) дежурной (пилотной) горелкой.

Визуальный и измерительный контроль осуществлялся в соответствии с требованиями [4]. Результаты визуального и измерительного контроля, ультразвуковой дефектоскопии сварных швов оказались удовлетворительными. Результаты замеров твердости являются удовлетворительными и находятся в допустимых пределах для сталей марок St35.8 и 100Мо9.

Расчеты прочности были выполнены в соответствии нормами [2, 3]. В качестве расчётной толщины элемента печи принято наименьшее измеренное значение толщины соответствующего элемента. Расчеты на прочность от действия внутреннего давления для труб из стали марки 10СгМо9 (12ХМ ГОСТ 5520) выполнены на расчетные параметры: р = 4,0 МПа, Т=530°С. Для рабочей температуры 530°С трубы из стали марки St35.8 (20 ГОСТ 1050) не применимы, т.к. сталь марки 20 ГОСТ 1050 используется при работе с максимальной температурой 450°С. В нижней части ради-антной камеры до 18-го витка температура стенки не превышает 325°С, поэтому расчетные параметры для труб из стали марки St35.8: р = 4,0 МПа, Т=325°С. На основании полученных результатов расчетов сделан вывод о том, что условия статической прочности для основных элементов печи выполняются.

В соответствии с требованиями [3] произведен расчет остаточного ресурса трубчатой печи. Расчёт проводился для конструктивных элементов, для которых была проведена

ультразвуковая толщинометрия. Отбраковочные толщины элементов определены по результатам расчета на прочность с учетом ограничений, указанных в [4]. Полученный в результате расчетов остаточный ресурс превышает 10 (десять) лет.

На последнем этапе в соответствии с требованиями [4] проведено гидравлическое испытание на прочность змеевиков печи давлением р = 5,2 МПа. Для гидравлического испытания применялась вода с температурой 20°С. Скорость подъема не превышала 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) в минуту. Время выдержки печи под пробным давлением составило 10 минут. После выдержки печи под пробным давлением, давление было снижено до разрешенного, при котором произведен визуальный осмотр наружной поверхности печи, всех ее разъемных и сварных соединений. В результате гидравлического испытания течей, потения, пузырьков воздуха или газа в сварных соединениях и на основном металле; течей в разъемных соединениях; видимых остаточных деформаций; признаков разрыва; падения давления по манометру не обнаружено.

Подводя итоги, в настоящей работе рассмотрен пример проведения экспертизы промышленной безопасности, когда в ходе работ были выявлены конструктивные особенности объекта инспекции. Выявленные особенности приведи к необходимости корректировки методики инспекции и отбраковки элементов объекта инспекции.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 53682 «Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов. Общие технические требования».

2. РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды».

3. РТМ 26-02-67-84 «Методика расчета на прочность элементов печей, работающих под давлением.

4. СТО СА-03-004-2009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке».

5. ТП.01.88 «Правила технической эксплуатации трубчатых печей нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий».

6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены Приказом Ростех-надзора №538 от 14.11.2013г.