建立燃烧加热器管的机械完整性程序

简介

燃烧加热器是炼油厂和化工厂中最关键的设备之一。由于设备的重要性，燃烧加热器的管道故障给业主/运营商带来了重大的安全和财务影响。保证机械完整性程序以降低故障风险。这篇文章提供了一个任务的概览，可以包括在一个有效的机械完整性程序的管在燃烧加热器。这篇文章的目的是一个概括性的概述，适用于大多数燃烧加热器。

值得注意的是，在本文中，“燃烧加热器”适用于API STD 560“一般炼油厂用燃烧加热器”中定义的覆盖范围内的设备，其管道设计符合API STD 530“石油炼油厂加热管厚度的计算”中的要求。目前，该方法用于炼油厂和一些石化服务，但不包括API 530覆盖范围以外的合金，如用于蒸汽甲烷转化炉。

加热器管设计概述和适用考虑

计算燃烧加热器新管所需壁厚的设计标准受API 530的约束，而对暴露在使用中的管的适用性(FFS)计算通常按照API 579-1/ASME FFS-1程序进行。

加热器管有两种不同的设计考虑:弹性设计和蠕变破裂设计。弹性设计是基于防止因短期暴露(时间无关)在较低温度下过度应力(大于材料的屈服强度)而导致管破裂。相比之下，蠕变破裂设计是基于防止在高温下长期暴露于低于屈服应力(时间依赖)下的失效。蠕变是一种随时间变化的损伤机制，蠕变-破裂设计必须在设计阶段考虑加热管的最小预期寿命。API 530管通常设计为10万小时，使用最小预期蠕变性能的管道材料的建设。

暴露在使用环境中的加热管的剩余寿命可以通过以下方式控制:(a)蠕变-破裂寿命;(b)弹性寿命;或(c)由业主/操作员设定的管的退休厚度。对于运行在足够高的温度下的加热器管，蠕变的影响是显著的，剩余的寿命通常由蠕变-破裂控制，除非在管中有明显的腐蚀或氧化。高腐蚀速率，加上安全阀设置压力高，可能导致弹性设计即使在更高的温度下也能控制。如果弹性设计在给定的温度和压力下控制管的寿命，则腐蚀是控制损伤机制。同样，如果管的寿命是由蠕变-破裂设计控制的，则预期会因蠕变而失效。第三个可能最终控制使用过的加热器管剩余寿命的因素是管的退休厚度，这也是由恒载和腐蚀决定的。API 530没有对管的退休厚度提供任何建议，由所有者来设置退休厚度。基于API 579-1的剩余寿命计算不考虑所有者设置的退休厚度。 In cases where tubes exhibit corrosion and the heater design/operating conditions are such that the tubes do not experience significant creep and has a low relief valve set pressure, the tubes may be paper thin by the time they fail by creep or by exceeding the elastic allowable stress (i.e., overpressure). In such cases, it makes practical sense to establish an overriding retirement thickness irrespective of the creep damage.