加氫反應(yīng)器發(fā)展史

1、文獻(xiàn)綜述結(jié)課作業(yè) 題 目：鼓泡床加氫反應(yīng)器的研究進(jìn)展學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師：2014年 9月1日文獻(xiàn)綜述作業(yè)鼓泡床加氫反應(yīng)器的研究進(jìn)展摘 要綜述了我國(guó)煉油加氫反應(yīng)器研制建造，發(fā)展歷程和取得的成就，指出國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器制造技術(shù)在以下幾方面所面臨的挑戰(zhàn): 壓力容器新標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，需亟待完善加氫設(shè)備用材料的基礎(chǔ)性能數(shù)據(jù); 超大厚度和超大型筒節(jié)鍛件及設(shè)備制造技術(shù)有待進(jìn)一步完善; 盡早開(kāi)展加氫反應(yīng)器服役后的材料性能研究，為即將到來(lái)的設(shè)備延壽做好技術(shù)準(zhǔn)備關(guān)鍵詞：加氫反應(yīng)器；材料；技術(shù)；進(jìn)展Research progress ofbubblingbed hydrotreating reactor

2、AbstractReviewourrefineryhydrogenationreactordesignconstruction,developmentand achievements,pointed out that themanufacturing technologyof domestichydrogenation reactorin thefollowing aspects:thechallenge ofnewpressure vessel standardspromulgated and implemented,needs to be perfectedwith theperforma

3、nce data basedhydrogenequipment;large thicknessand super largecylinderforgings andequipment manufacturing technologyto be further improved;as soon as possible to carry outandStudy on material properties ofthe hydrogenation reactorafter service,to preparefor the upcomingequipmentlife.Keywords：Hydroge

4、nation reactor; Material; technology; Progress目 錄第1章 引言1第2章 鼓泡床加氫反應(yīng)器概述22.1 加氫反應(yīng)器的發(fā)展史22.2 加氫反應(yīng)器各階段特點(diǎn)22.2.1 加氫反應(yīng)器發(fā)展第一、二階段特點(diǎn)22.2.2 加氫反應(yīng)器發(fā)展第三、四階段特點(diǎn)3第3章 加氫反應(yīng)器各方面技術(shù)新進(jìn)展43.1 加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)及材料的技術(shù)進(jìn)展4 3.1.1設(shè)計(jì)方面的進(jìn)展.5 3.1.2材料方面的進(jìn)展.53.2 加氫反應(yīng)器制造過(guò)程中應(yīng)用的新技術(shù)53.2.1 中空鍛造成形技術(shù)63.2.2 焊接與堆焊技術(shù)6 3.2.3 絲窄間隙焊接技術(shù).6 3 .2.4 多頭堆焊技術(shù)及寬焊帶堆工藝

5、.6 3.2.5 單層堆焊代替雙層堆焊技術(shù)6第4章 加氫反應(yīng)器在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題6 4.1加氫反應(yīng)器在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀.7 4.2加氫反應(yīng)器存在的問(wèn)題.7第5章 結(jié)論8參考文獻(xiàn)9第1章 引言第1章 引言在煉油工業(yè)中，采用高溫高壓加氫精制技術(shù)已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史。隨著加氫裂化和加氫脫硫等工藝的改進(jìn)，輕質(zhì)油品需求量的增加，重質(zhì)原料油的裂解精制，防止大氣污等的需要，該項(xiàng)工藝技術(shù)在不斷進(jìn)步，帶動(dòng)了加氫精制裝置和加氫裂化裝置中的核心設(shè)氫反應(yīng)器制造技術(shù)的改進(jìn)提高和材料的更新?lián)Q代。由于目前在役的加氫反應(yīng)器已經(jīng)使用多年，出現(xiàn)了一些問(wèn)題，越來(lái)越多的人開(kāi)始重視其檢修和延壽的技術(shù)。從 53 世紀(jì) 43 年代

6、初開(kāi)始，國(guó)內(nèi)石油石化冶金和機(jī)械等部門的一些科研設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)單位在原來(lái)的石油工業(yè)部和后續(xù)的中國(guó)石化總公司的組織領(lǐng)導(dǎo)下，組成了熱壁加氫反應(yīng)器聯(lián)合攻關(guān)組，在消化吸收國(guó)外引進(jìn)技術(shù)跟蹤國(guó)外技術(shù)發(fā)展熱壁加氫反應(yīng)器國(guó)產(chǎn)化方面取得了巨大的進(jìn)步，滿足了國(guó)內(nèi)煉油工業(yè)發(fā)展對(duì)加氫反應(yīng)器的需要$通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，從 ./41 年國(guó)產(chǎn) 5 56,O.ND鋼鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器見(jiàn)證件通過(guò)鑒定，繼而開(kāi)展國(guó)內(nèi)首臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器研制起，國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器取得了一系列里程碑式的進(jìn)步$./40 年中國(guó)一重由于參與聯(lián)合攻關(guān)所取得的成果，通過(guò) ()g 的考察認(rèn)可，于 ./44 年以反承包形式與 ()g 合作完成了齊魯石化重油加氫反應(yīng)

7、器的制造$這一合作進(jìn)程又進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的進(jìn)步，./4/ 年，首臺(tái)由我國(guó)自行設(shè)計(jì)研究并用國(guó)產(chǎn)材料制造的鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器順利出廠，并投入裝置運(yùn)行$該反應(yīng)器重達(dá) 553 G，內(nèi)徑 . 433 EE，筒體壁厚 .63EE，殼體材料 5 56,O.ND i QX 210( 最小有效堆焊層厚度 2 EE ) ，長(zhǎng)度 55 333 EE，設(shè)計(jì)壓力53 .7 NXL，設(shè)計(jì)溫度 163 h $從 ./4/ 年 6 月投用至今已 55 年，運(yùn)行正常$經(jīng)多次在役外觀檢測(cè)與無(wú)損檢驗(yàn)，無(wú)異常現(xiàn)象5./3 年以后又相繼完成了133 G，673 G，. 333 G 級(jí)的5 56,O.ND 鋼鍛焊結(jié)

8、構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)制造任務(wù)53 世紀(jì) /3 年代國(guó)外推出了在傳統(tǒng) 5 56,O.ND 和 2,.ND 鋼基礎(chǔ)上添加礬的改進(jìn)型 ,ND鋼$由于新型加礬鋼的卓越性能，在提高材料強(qiáng)度的同時(shí)，還顯著地提高了抗氫腐蝕氫脆回火脆性及堆焊層剝離的能力。本文綜述了我國(guó)煉油加氫反應(yīng)器研制建造，發(fā)展歷程和取得的成就指出國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器制造技術(shù)在以下幾方面所面臨的挑戰(zhàn): 壓力容器新標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，需亟待完善加氫備用材料的基礎(chǔ)性能數(shù)據(jù); 超大厚度和超大型筒節(jié)鍛件及設(shè)備制造技術(shù)有待進(jìn)一步完善;盡早開(kāi)展加氫反應(yīng)器服役后的材料性能研究，為即將到來(lái)的設(shè)備延壽做好技術(shù)準(zhǔn)備。12第2章 鼓泡床加氫反應(yīng)器概述第2章 鼓泡床加氫反

9、應(yīng)器概述2.1 加氫反應(yīng)器的發(fā)展史有人把加氫反應(yīng)器的發(fā)展分為4個(gè)階段13：第一代從1963年日本制鋼所正式生產(chǎn)第一臺(tái)加氫反應(yīng)器為標(biāo)志，早期是Cr M鋼板（量用鍛件）內(nèi)壁加不銹鋼復(fù)合板焊接完成，70年代前后用內(nèi)壁堆焊不銹鋼的板焊或鍛焊結(jié)構(gòu)所代替。70年代后期我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)加氫裂化裝置。第二代是改良期，由于材料脆化造成的事故，開(kāi)始研究回火脆化問(wèn)題，并控制J 系數(shù) 300、250、180、150(%)。第三代是成熟期，制造技術(shù)逐漸成熟, J系數(shù) 130。這個(gè)時(shí)期國(guó)內(nèi)開(kāi)始制造鍛焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器，1983年由洛陽(yáng)院、一重廠、撫順石油三廠、北鋼院、合肥通用所五家組成的聯(lián)合攻關(guān)組研制2.25Cr-1Mo鋼反應(yīng)

10、器材料和制造工藝，1986年制成模擬環(huán)鍛件，1989年由撫順石油三廠生產(chǎn)出我國(guó)第一臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)的加氫反應(yīng)器筒體壁厚 150mm、內(nèi)徑1800 mm、內(nèi)壁單層堆焊、單重220 噸、設(shè)計(jì)溫度450、設(shè)計(jì)壓力20.6MPa。第四代是更新期，對(duì)服役20多年的設(shè)備進(jìn)行更新，同時(shí)又滿足新的加工工藝和大型化的要求，不斷開(kāi)發(fā)新鋼種，如2.25Cr-1Mo-V，3Cr-1Mo-V-Ti-B3Cr-1Mo-V-Nb-Ca，3Cr-1Mo-1/4V，2Cr-1Mo-1/4V 等，以加V為主進(jìn)行更新。2.25Cr-1Mo鋼的J系數(shù) 100(%)。2.2 加氫反應(yīng)器發(fā)展各階段特點(diǎn)伴隨新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn)，加氫反應(yīng)器在

11、不同階段具有不同的特點(diǎn)，總體呈現(xiàn)精細(xì)化、高效化。2.2.1加氫反應(yīng)器發(fā)展第一、二階段特點(diǎn) 第一代處于裂解、脫硫等石油煉制工藝的引進(jìn)期，這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：反應(yīng)器的封頭為拼焊結(jié)構(gòu)；反應(yīng)器殼體初期內(nèi)襯不銹鋼筒逐漸發(fā)展為后期用不銹鋼的帶極堆焊方法進(jìn)行內(nèi)壁堆焊不銹層；反應(yīng)器殼體材料用CrMo鋼鋼板及鍛件的J系數(shù)沒(méi)有要求；反應(yīng)器收口筒節(jié)(下筒節(jié))通過(guò)鍛造環(huán)經(jīng)機(jī)械加工而成；反應(yīng)器用CrMo鋼鍛件初期采用正火(奧氏體化后空冷)+回火的熱處理工藝，使鍛件的強(qiáng)度低于鋼板的強(qiáng)度，并體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于板焊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器來(lái)說(shuō)由于殼體既有鋼板又有鍛件，所以是不利的，隨著科研工作的深入到后期將Cr-Mo鋼鍛件才用正火(奧氏體

12、化后水冷用盡可能大的水冷強(qiáng)度)+回火熱處理工藝，使鍛件的強(qiáng)度達(dá)到了鋼板的技術(shù)指標(biāo)；沖擊性能的試驗(yàn)溫為+10 oC、驗(yàn)收指標(biāo)AKv，55J(允許一個(gè)最低值一47J)。這個(gè)時(shí)期的反應(yīng)器簡(jiǎn)體最大壁厚260 mm、單臺(tái)最大重量500t。3加氫反應(yīng)器發(fā)展第二階段的特點(diǎn)第二代處于對(duì)第一代產(chǎn)品在制造中存在的問(wèn)題和在使用中發(fā)現(xiàn)的損傷問(wèn)題進(jìn)行科研攻關(guān)并得到解決的改良期，這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：反應(yīng)器的封頭為整體結(jié)構(gòu)用一張鋼板或一塊鍛板沖壓成形；場(chǎng)組焊技術(shù)開(kāi)發(fā)研究成功，在第二代初期就得到了應(yīng)用，解決了500-800t反應(yīng)器不能運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，并建立了工地焊接、焊后熱處理、射線檢查、水壓機(jī)試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)施工方法，這一時(shí)期用現(xiàn)場(chǎng)組

13、焊方法制造的最大重量的反應(yīng)器單臺(tái)重為814 t(筒體壁厚251 mm)；在役設(shè)備的損傷主要表現(xiàn)之一的材料脆化造成脆性破壞事故，經(jīng)過(guò)研究分析導(dǎo)致事故的原因主要是Cr-Mo鋼母材和焊縫有明顯的回火脆化傾向性，通過(guò)采用抗回火脆化效果較好的VCD法冶煉的低硅Cr-Mo鋼，并對(duì)鋼材中的J系數(shù)提出要求，由初期規(guī)定的_，300)過(guò)渡到，250()再發(fā)展到后期的_，180()；回火傾向性評(píng)定vTr54+25v1r54+38 oC；在制造技術(shù)上開(kāi)發(fā)了用收口套鍛造下筒節(jié)的技術(shù)；在役設(shè)備的損主要表現(xiàn)之一的殼體內(nèi)壁不銹鋼堆焊層的氫致剝離問(wèn)題，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究通過(guò)采用高速度、大電流堆焊內(nèi)壁不銹層的方法來(lái)解決；沖擊性能試驗(yàn)溫

14、度由初期的0 oC依次降到一7、-15 oC，試驗(yàn)指標(biāo)不變?nèi)詾锳Kv，55J(允許一個(gè)最低值47J)；殼體環(huán)焊縫及接管焊縫都采用自動(dòng)化焊接技術(shù)。這個(gè)時(shí)期反應(yīng)器簡(jiǎn)節(jié)最大厚260 mm、單臺(tái)最大重量850t。2.2.2加氫反應(yīng)器發(fā)展第三、四階段特點(diǎn)第三代處于第二代時(shí)期所建立起來(lái)的若干改良技術(shù)進(jìn)一步完善與提高的過(guò)程，建立了生產(chǎn)周期短、可靠性高、價(jià)格低的反應(yīng)器制造體系，標(biāo)志著反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造進(jìn)入了成熟期。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)：對(duì)鋼材中J系數(shù)的要求進(jìn)一步提高，J系數(shù)由初期的150降低到后期的130；沖擊性能的試驗(yàn)溫度繼續(xù)降低至初期一20，隨后又降低到一30，驗(yàn)收指標(biāo)同第二代一樣，AKv55J(允許一個(gè)最低值

15、47J)。這個(gè)時(shí)期反應(yīng)器筒體最大壁厚282 mm、單臺(tái)最大重量為1 150t。中國(guó)第一重型機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司、北京鋼鐵研究總院、撫順石油三廠、中國(guó)石化洛陽(yáng)工程公司(設(shè)計(jì)院)、機(jī)械部通用機(jī)械研究所等五家單位組成的課題組從1983年1月開(kāi)始進(jìn)行2Cr-lMo鋼反應(yīng)器材料及其制造工藝研制，用28 t錠鍛造出01 745 mm01 360 mmx2 200 mm的簡(jiǎn)體模擬件，1986年取得成功。首臺(tái)為撫順石油三廠制造了一臺(tái)2士Cr一1Mo鋼鍛焊結(jié)構(gòu)的、內(nèi)壁單層堆焊的加氫反應(yīng)器簡(jiǎn)體壁厚150 mm、內(nèi)徑01 800 mm、反應(yīng)器總長(zhǎng)22 000 mm、單重220t；與此同時(shí)與日本制鋼研究所合作為齊

16、魯勝利煉油廠制造了一臺(tái)2Cr一1Mo鋼鍛焊結(jié)構(gòu)的、內(nèi)壁雙層堆焊的加氫反應(yīng)器簡(jiǎn)體壁厚231 nlln、內(nèi)徑03505mm、反應(yīng)器切線長(zhǎng)為4 415 lnnl、單重182t。 加氫反應(yīng)器發(fā)展第四階段的特點(diǎn)第四代是對(duì)長(zhǎng)期服役20多年的退役反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)備更新，同時(shí)為滿足新的精制和裂化工藝流程的需要以及設(shè)備大型化的需要，開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)度Cr-Mo鋼和添加V的改進(jìn)型CrMo鋼，這些新鋼種即使在450 oC(850 oF)以上的條件下，也能具有較高的強(qiáng)度，并能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)揮其良好的可靠性，使反應(yīng)器技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)1983年制定了APIMPC高溫高壓臨氫壓力容器用材的開(kāi)發(fā)計(jì)劃，由材料

17、委員會(huì)負(fù)責(zé)實(shí)施。美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)(AISI)、美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)、美國(guó)材料石油協(xié)會(huì)(ASTM)以及某些生產(chǎn)廠和用戶的科技人員參加了這一開(kāi)發(fā)計(jì)劃。首先提出了高強(qiáng)的2士Cr一1Mo鋼，室溫抗拉強(qiáng)度由原來(lái)的515685 MPa，提高N585-760MPa。ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范委員會(huì)于1984年以規(guī)范案例1960一I予以認(rèn)可(材質(zhì)為Enh2Cr一1Mo)后來(lái)納入了ASME標(biāo)準(zhǔn)。但這種高強(qiáng)度2Cr-lMo鋼是在普通2Cr-lMo鋼的基礎(chǔ)上采用了630650oC的低溫回火來(lái)提高強(qiáng)度的，所以在氫侵蝕、氫脆化等高溫氫損傷方面存在問(wèn)題，因此在反應(yīng)器制上只有歐洲國(guó)家采用，美國(guó)和日本等國(guó)家不采用。在開(kāi)

18、發(fā)高強(qiáng)度Cr-Mo鋼的基礎(chǔ)上，他們接著又開(kāi)發(fā)了2C卜1MoV鋼，1991年ASME以規(guī)范案例2098一I予以認(rèn)可。現(xiàn)在已經(jīng)正式納入ASME標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)為SA336一F22 V。由于2Cr一1MoV鋼的焊接性能差，導(dǎo)致相應(yīng)的焊接材料(日本神戶制鋼)開(kāi)發(fā)研制的時(shí)間比較長(zhǎng)，所以2Cr一1MoV鋼鍛焊反應(yīng)器的推廣應(yīng)用在1995年才開(kāi)始。從1980年開(kāi)始，日本新能源開(kāi)發(fā)組織(NEDO)開(kāi)始了“陽(yáng)光”計(jì)劃。日本制鋼所開(kāi)發(fā)了3Cr-lMoVTiB鋼及其焊接技術(shù)，日本制鋼所于1987年將該技術(shù)用于制造工程試驗(yàn)用3C卜1MoVTiB鋼鍛焊加氫反應(yīng)器，3Cr一1MoVTiB鋼經(jīng)ASME以規(guī)案例1961一I予以認(rèn)可后

19、，于1988年納入ASME相應(yīng)材料標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)為SA336一F3V。不久日本神戶制鋼開(kāi)發(fā)了3Cr一1MoV-Nb-Ca鋼，1993年ASME以規(guī)范案例2151予以認(rèn)可。中國(guó)第一重型機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司、中石化北京設(shè)計(jì)院、洛陽(yáng)石化工程公司、撫順石油三廠等多家單位組成的課題組，于1994年開(kāi)始開(kāi)發(fā)3Cr一1Mo一V材料、進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，1998年取得成功，并很快得到應(yīng)用；于1999年又開(kāi)始開(kāi)發(fā)2Cr一1Mo一V材料、進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，2000年取得成功，并得到應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)：2Cr一1Mo鋼反應(yīng)器母材的J系數(shù)100()，回火脆化傾向性評(píng)定vTr54+25v1r54+100C；添加V的改進(jìn)

20、型CrMo鋼分為3Cr一1MoV系列鋼和2CrIMoV系列鋼，3Cr一1MoV系列鋼比2士Cr一1MoV系列鋼開(kāi)發(fā)應(yīng)用早5年，但后者比前者的用途更廣、發(fā)展前景更好。添加V的改進(jìn)型CrMo鋼與2士Cr一1Mo鋼相比有很多的優(yōu)點(diǎn)。因此第四代反應(yīng)器主要是添加V的改進(jìn)型CrMo鋼加氫反應(yīng)器的研制應(yīng)用，所以稱為更新期。這個(gè)時(shí)期添加V的改進(jìn)型CrMo鋼(3Cr-1MoV系列鋼)加氫反應(yīng)器的內(nèi)徑04 500 mm、最大壁厚273 mm、最大重量1 450 t；2CrlMo鋼反應(yīng)器最大壁厚344 rain、內(nèi)徑04 800 inln單臺(tái)重量650t。第3章 加氫反應(yīng)器各方面技術(shù)新進(jìn)展3.1 加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)及材

21、料的技術(shù)進(jìn)展3.1.1設(shè)計(jì)方面的進(jìn)展加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)遵循的最重要準(zhǔn)則是安全性，在設(shè)計(jì)觀點(diǎn)和方法上，從以彈性失效準(zhǔn)則為理論基礎(chǔ)的“常規(guī)設(shè)計(jì)”發(fā)展到以塑性失效與彈性失效準(zhǔn)則為理論基礎(chǔ)的“分析設(shè)計(jì)”，應(yīng)用流體分析模型和應(yīng)力分析技術(shù)進(jìn)行流體場(chǎng)和溫度場(chǎng)的模擬，解決了反應(yīng)器高應(yīng)力區(qū)和高溫度區(qū)的應(yīng)力計(jì)算，大大提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性和使用的安全性。3.1.2材料方面的進(jìn)展加氫反應(yīng)器過(guò)去基本采用2.25Cr-1Mo 鋼制造。由于加氫反應(yīng)器使用條件更趨高溫、高壓化和大型化，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，在2.25Cr-1Mo鋼使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)成功了增強(qiáng)性2.25Cr-lM0鋼和改進(jìn)型2.25Cr-1Mo鋼(2.25Cr

22、-1Mo-0.25V和2.25 Cr-1Mo-0.25V-Cb-Ca)及改進(jìn)型3Cr-1M0鋼(3Cr-1 Mo-0.25V-Ti-B和3Cr-1Mo-0.25V-Cb-Ca)。增強(qiáng)型2.25Cr-1Mo鋼通過(guò)改進(jìn)熱處理工藝，使抗拉強(qiáng)度由原來(lái)的 515690MPa 提高到 585760MPa。改進(jìn)型鋼在原有材料化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，添加0.20.3的釩等元素來(lái)達(dá)到更高強(qiáng)度、更好的抗高溫回火脆性及優(yōu)越的抗堆焊層氫剝離性能，近年來(lái)得到迅速推廣應(yīng)用，特別是2.25Cr-1Mo-0.25V是目前制造加氫反應(yīng)器的首選材料。3.2 加氫反應(yīng)器制造過(guò)程中應(yīng)用的新技術(shù)3.2.1中空鍛造成形技術(shù)目前，國(guó)內(nèi)鍛焊加氫反

23、應(yīng)器的殼體筒節(jié)均采用實(shí)心澆鑄，通過(guò)加工去掉鍛件的中央部分后鍛造成形。實(shí)心澆鑄鍛造的筒節(jié)鋼材使用率較低，制造工藝比較復(fù)雜，特別是采用實(shí)心澆鑄成形的筒節(jié)，熱處理工藝要求比較嚴(yán)格。近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了中空鍛造成形技術(shù)，在澆鑄時(shí)中心部分放置模具形成中空鍛件，再通過(guò)鍛造加工成形為筒節(jié)。采用中空成形技術(shù)，提高了鋼材的利用率熱處理時(shí)加快了筒節(jié)的冷卻速度，改善了筒節(jié)的組織性能。國(guó)內(nèi)近年來(lái)也在進(jìn)行這方面的試驗(yàn)，摸索澆鑄和熱處理工藝。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，采用中空澆鑄鍛造成形的筒節(jié)鍛件將會(huì)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器。3.2.2 焊接與堆焊技術(shù)加氫反應(yīng)器的焊接技術(shù)包括母材焊接和內(nèi)壁堆焊技術(shù)。母材的焊接從手工焊到自動(dòng)焊，從采

24、用常規(guī)坡口到采用窄間隙焊坡口。從采用單絲自動(dòng)焊到雙絲窄間隙焊接技術(shù)；堆焊技術(shù)從雙層堆焊到單層和寬焊帶堆焊，加氫反應(yīng)器的焊接技術(shù)日趨成熟。3.2.3 雙絲窄間隙焊接技術(shù)雙絲窄間隙焊接技術(shù)是指采用兩根焊絲同時(shí)進(jìn)行主焊縫焊接。通過(guò)改善焊接工藝，使焊縫各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到技術(shù)規(guī)范的要求。雙絲窄間隙焊提高了焊接速度，縮短了加氫反應(yīng)器的制造周期。雙絲窄間隙焊在國(guó)外廣泛應(yīng)用于加氫反應(yīng)器的制造過(guò)程中。3.2.4 多頭堆焊技術(shù)及寬焊帶堆焊工藝多頭堆焊是在一個(gè)反應(yīng)器筒節(jié)上采用兩個(gè)以上焊機(jī)同時(shí)進(jìn)行堆焊作業(yè)。多頭堆焊主要解決兩焊帶中間搭接的問(wèn)題，保證焊帶搭接處過(guò)渡圓滑，堆焊層表面平整，性能滿足規(guī)范要求。由于過(guò)渡層堆焊技術(shù)

25、要求高，過(guò)渡層較少采用多頭堆焊。寬焊帶堆焊技術(shù)是指采用 100mm 以上的堆焊焊帶(國(guó)外主要采用l20mm以上的堆焊焊帶)進(jìn)行堆焊，在帶寬增加的情況下，通過(guò)調(diào)整焊接工藝，保證堆焊層的各項(xiàng)性能指標(biāo)。多頭堆焊和寬焊帶堆焊技術(shù)的應(yīng)用，提高了加氫反應(yīng)器的堆焊效率，縮短了反應(yīng)器的制造周期。3.2.5 單層堆焊代替雙層堆焊技術(shù)目前國(guó)內(nèi)基本上采用雙層堆焊層來(lái)保證反應(yīng)器的抗腐蝕性能。第一層為過(guò)渡層，主要是保證堆焊層和母材的結(jié)合強(qiáng)度，表面為抗腐蝕層。雙層堆焊(TP 309L+TP 347)的優(yōu)點(diǎn)為堆焊工藝成熟、堆焊質(zhì)量容易得到保證，但焊材耗量大，反應(yīng)器價(jià)格相對(duì)較高。通過(guò)開(kāi)發(fā)新型的堆焊材料和堆焊工藝，國(guó)外單層堆焊

26、技術(shù)得到廣泛應(yīng)用(約占60)。單層堆焊(TP 309 Cb)的優(yōu)點(diǎn)是焊材消耗量少，焊接周期短，技術(shù)要求高，經(jīng)濟(jì)性較好。采用單層堆焊已成為加氫反應(yīng)器堆焊技術(shù)發(fā)展的主流。目前無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外 , 除了個(gè)別情況 , 很少有關(guān)于加氫反應(yīng)器修復(fù)的文獻(xiàn)報(bào)道。因此 , 如果在用檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的缺陷 , 必須準(zhǔn)確判定缺陷的具體位置、 形態(tài) 、 尺寸大小等, 對(duì)其成因進(jìn)行分析, 由有關(guān)方面專家共同商討處理的對(duì)策 , 決不能輕易行事 。通常情況下, 通過(guò)斷裂力學(xué)方法對(duì)缺陷進(jìn)行安全評(píng)定 , 是有足夠的安全裕度的。第4章 加氫反應(yīng)器在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題第4章 加氫反應(yīng)器在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題4.1 加

27、氫反應(yīng)器的應(yīng)用現(xiàn)狀我國(guó)從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始有了加氫反應(yīng)器的制造技術(shù)。第一重型機(jī)器廠2002年初完成了用2.25Cr-1Mo-0.25V鋼材料制造出我國(guó)第一臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)加氫裂化反應(yīng)器。反應(yīng)器設(shè)計(jì)壓力為11.68MPa，設(shè)計(jì)溫度450，內(nèi)徑4000mm，切線長(zhǎng)23300mm，壁厚150mm，堆焊層為TP309L和TP347L，總重為542噸。由中國(guó)一重大連加氫反應(yīng)器制造有限公司為中石油大連石化分公司建造的1400噸的特大型加氫反應(yīng)器，2007年3月在一重加氫反應(yīng)器制造公司的棉花島基地研制成功，并起運(yùn)運(yùn)往大石化。該加氫反應(yīng)器總長(zhǎng) 46m，外圍直徑4.9m，是我國(guó)自主建造的最大噸位原油冶煉裝備。為獲

28、得高質(zhì)量的石油加工產(chǎn)品或增產(chǎn)石油化工原料和中餾分油，以及適應(yīng)高含硫原油，劣質(zhì)原油深加工的需要與改善環(huán)境條件等目的，在現(xiàn)代化石油加工工業(yè)中出現(xiàn)了加氫工藝裝置。與此同時(shí)，加氫反應(yīng)器分為加氫精制反應(yīng)器和加氫裂化反應(yīng)器。加氫反應(yīng)器在加氫工藝中的目的就是為原料油和氫氣在催化劑和溫度壓力條件下進(jìn)行反應(yīng)提供場(chǎng)所。隨著現(xiàn)代煉油技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，熱壁加氫反應(yīng)器以其效率高、故障率低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，相繼在煉油廠加氫裝置中投人運(yùn)行，取得了很高的經(jīng)濟(jì)效益。八十年代以來(lái)，我國(guó)石化系統(tǒng)熱壁加氫反應(yīng)器已逐步取代了原來(lái)的冷壁加氫反應(yīng)器。4.2加氫反應(yīng)器在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題由于熱壁加氫反應(yīng)器主體材料面臨介質(zhì)腐蝕、應(yīng)

29、力腐蝕、氫腐蝕、氫脆、回火脆化和蠕變脆化等一系列問(wèn)題，其危險(xiǎn)性在逐年遞增。 表4-2 加氫反應(yīng)器產(chǎn)生的缺陷及部位缺陷種類 產(chǎn)生缺陷溫度和現(xiàn)象 缺陷存在部回火脆化長(zhǎng)期在350593下使用，鋼母材、回火脆化 不純物在晶界偏析，產(chǎn)生脆化，焊縫金屬材料脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)遷移鋼母材、焊縫金屬氫腐蝕裂紋長(zhǎng)期在250以上溫度使用， 鋼母材、介質(zhì)與鋼產(chǎn)生表面和內(nèi)部脫碳鋼母材、焊縫金屬 續(xù)表4-2氫致裂紋高溫操作后急冷鋼母材、焊縫蠕變裂紋400蠕變區(qū)域反應(yīng)器開(kāi)口鍛與殼體連接部位焊縫熱影響區(qū)奧氏體不銹鋼焊接部位的氫脆裂紋高溫操作氫擴(kuò)散入鋼內(nèi)，停工后冷卻速度快易開(kāi)裂反應(yīng)器內(nèi)部堆焊層，內(nèi)構(gòu)件連接焊縫，墊片密封槽第5

30、章 結(jié)論雖然我國(guó)熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的開(kāi)發(fā)比國(guó)外一些國(guó)家較晚，但在國(guó)家有關(guān)主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，組織了研究設(shè)計(jì)制造和使用單位聯(lián)合攻關(guān)，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，利用較短的時(shí)間，取得了顯著成績(jī)，已具有可與世界先進(jìn)技術(shù)相比擬和競(jìng)爭(zhēng)的水平與實(shí)力今后只要堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，積極支持技術(shù)創(chuàng)新，認(rèn)真落實(shí)國(guó)家提出的實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化戰(zhàn)略任務(wù)的決策，并對(duì)前述所提出的一些建議給予足夠的重視，我國(guó)加氫反應(yīng)器技術(shù)一定會(huì)取得更大的成就，為整個(gè)加氫技術(shù)的發(fā)展和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高做出更大的貢獻(xiàn)。目前，加氫反應(yīng)器制造技術(shù)的改進(jìn)提高和材料的更新?lián)Q代正在如火如荼的進(jìn)行。隨著裝置模不斷擴(kuò)大, 加氫反應(yīng)器也日趨大型化。加氫反應(yīng)器的大型化和其苛刻

31、的操作條件對(duì)設(shè)備材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等都提出了較高要求。因此，加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)改進(jìn)和對(duì)在役加氫反應(yīng)器的局部的改進(jìn)，從而提高加氫反應(yīng)器的安全性和延長(zhǎng)加氫反應(yīng)器的使用壽命越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 張振戎，張文輝，盧慶春加氫反應(yīng)器的發(fā)展歷史J.一重技術(shù)，2004，1-32 D. M. Altrichter. Shell Chemical Company LP. New Cata-lystTechnologiesforIncreasedHydrocrackerProfitabilityand Product Quality. NPRA Annual Meeting.March 2123

32、，2004.322.3 Magnus Harrod. Hydrogenation of oleo chemicalsatsupercritical single-phase conditions：influence ofhydrogenand substrate concentrations on the processAppliedCatalysis A：General 210（2001）207215.4 程麗華石油煉制工藝學(xué)中國(guó)石化出版社，20055 洪學(xué)立，韓冰熱壁加氫反應(yīng)器的制造和檢驗(yàn)J壓力容器，2003，20（6）466 王天普石油化工設(shè)備維護(hù)檢修技術(shù)中國(guó)石化出版社，20057 王學(xué)川帶缺陷加氫反應(yīng)器的安全評(píng)估J無(wú)損探傷，2002（6）：31338 王淑賢熱壁加氫反應(yīng)器常見(jiàn)缺陷與防治措施J氯堿工業(yè)，2002（7）：37459 于利春加氫裂化反應(yīng)器損傷分析及對(duì)策J中國(guó)化工裝備10 謝孝文加氫精制反應(yīng)器焊接缺陷安全評(píng)定J石油化工設(shè)備技術(shù)，2005，26(1) ：313811 陳穎鋒