郭泰良 / 工研院材化所
前言
REFCOMM為REFining COMMunity組織之縮寫，主要業務在於連結煉油業者和技術供應商，提供會議服務、訓練課程及技術諮詢。為實現此一目標，該組織提供場合將延遲結焦單元(Delayed Coking Unit; DCU)、硫磺回收單元(Sulfur Recovery Unit; SRU)、油體煤裂單元(Fluid Catalytic Cracking Unit; FCC)等煉油單元之工作人員、可靠度技術人員、製程工程師、機械工程師、專案工程師、檢查人員、管理階層、技術及設備供應商……等各領域專家聚集在一起，相互學習專業知識及實務經驗，以期在提升單元生產力的同時又可降低操作風險。由2001年迄今，REFCOMM組織每年持續針對煉油業者舉辦高品質的技術性國際會議 (REFCOMM®)，其主題、內容由煉油業者和供應商提供建議，並由行業顧問小組審查。REFCOMM®會議曾在北美、南美、歐洲、中東和亞洲等地舉行，目前每年固定於美國、歐洲和南美舉行。REFCOMM組織亦提供DCU、FCC、SRU……等煉油製程單元的基礎知識、故障排除(Troubleshooting)及機械完整性(Mechanical Integrity)等訓練課程，除搭配REFCOMM®會議地點舉行，也可於煉油業者或技術供應商指定之地點舉行。
此外，煉油廠中的延遲結焦單元(以下簡稱DCU)屬於週期性操作製程組件，結焦槽(以下簡稱Coke Drum)於製程中瞬間局部過度負載可能會導致槽體承受設計強度10倍以上的應力值，以及入料後的結焦過程所產生的石油氣枝狀通道(業界俗稱聖誕樹)在每個操作週期都是不同的、隨機的，因此對於Coke Drum每個操作週期所產生的局部負載也是隨機改變的。上述週期性操作、過度負載、隨機性造就了DCU的獨特性以及結構完整性評估的困難。
REFCOMM® 2023會議焦點內容
今年於美國德州舉辦之REFCOMM® 2023訓練課程及研討會，共有22個國家、642人與會，其中233人為煉油廠員工(含管理層)；多數與會者來自美國及加拿大，亦有許多亞洲國家共襄盛舉，如馬來西亞、菲律賓、印度、沙烏地阿拉伯。訓練課程分為以下三個主題：
• Delayed Coker Fundamentals, Coker Operations and Reliability
• Coker Process, Design, and Troubleshooting
• Mechanical Integrity and Reliability of Coke Drums
Mechanical Integrity and Reliability of Coke Drums此課程從Coke Drum管理策略出發，由操作監控、NDE技術(音洩與雷射掃描)發展至針對Coke Drum裙座裂紋、槽體凸起及裂紋的適用性評估手法，提供煉油廠業者完整性訊息參考以制定維修或汰換之決策。課程內容簡單介紹如下。
1. Coke Drum獨特性
Coke Drum的獨特性來自於：
(1) 過度負載
製程中某瞬間Coke Drum所面臨的局部熱負載、機械負載其嚴重性可能遠高於一般正常狀況，可產生高達設計強度10倍以上的應力值(如圖一之Axial Stress、Hoop Stress)。然而，設計上若要完整涵蓋此短暫瞬間的過度負載是不切實際的。
(2) 週期性製程操作
一般DCU多含有偶數機組，可批次進行生產，其操作過程對於設備將產生週期性溫度負載(如圖一之Temperature)。
圖一、DCU製程週期性負載
(3) 隨機性
Coke Drum入料後的結焦過程可參考如圖二所示，其入料石油氣所產生的枝狀通道(業界俗稱聖誕樹)在每個操作週期都是不同的、隨機的，因此對於Coke Drum每個操作週期所產生的局部負載也是隨機改變的。
圖二、DCU結焦過程
2. Coke Drum常見失效模式
(1) 裙座失效
結交主要失效機制為疲勞裂紋(圖三a)，另有可能發生挫曲(圖三b)或裙座螺栓斷裂(圖三c)。
圖三、常見的Coke Drum裙座失效模式
(2) 槽體失效
主要失效機制為因過度負載造成的凸起變形(圖四a)及裂紋(圖四b)，為Coke Drum最常見的損傷形式。另有槽體溫度分布不均所導致的「香蕉效性」變形，但經驗顯示並未對槽體產生重大危害。
3. Coke Drum常用業界規範
(1) API 579/ASME FFS
可針對上述裙座、槽體、管嘴/管線的裂紋及槽體凸起進行適用性評估。
(2) API 934G/934J
API 934G調查並蒐集許多DCU案例資料，內容涵蓋DCU的設計、製造、操作、檢測/監測、案例評估、修復及周邊設備。API 934J則特別針對API 934G的檢測/監測、案例評估及修復三個章節進行詳細介紹。
(3) WRC 556
為業界時常參考的Coke Drum修復手冊，介紹了檢查方法及工具、銲接程序及修復步驟。
4. Coke Drum裙座失效評估及修復
根據API於2013年針對業界許多DCU案例的調查結果顯示，裙座失效的主要機制為發生在裙座與槽體銲道間的疲勞裂紋(圖五之AID、AOD處)，其中有56%僅發生在銲道上，但有43%的裂紋將延伸至槽體。另有發生在裙座本體及Slot處的疲勞裂紋(圖5之B、C、D處)，發生在裙座本體及Slot處的疲勞裂紋絕大部分(63%)由外徑方向起始，Slot處的疲勞裂紋也是由外徑方向起始。進一步觀察，整體Coke Drum產生裂紋處，其中有---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。