加氫反應(yīng)器制造檢驗(yàn)以及在用檢驗(yàn)

1、關(guān)于加氫反應(yīng)器的制造檢驗(yàn)及在用檢驗(yàn)第一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器的制造檢驗(yàn)使用與防腐前言1 加氫反應(yīng)器及材料的發(fā)展過程2 加氫反應(yīng)器的制造與檢驗(yàn)3 加氫反應(yīng)器的使用和腐蝕4. 加氫反應(yīng)器的使用中腐蝕問題實(shí)例5 加氫反應(yīng)器的在用檢驗(yàn)第二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器主要作用高溫、高壓加氫反應(yīng)器主要用于加氫裂化、精制以及加氫重整、脫硫和脫除重金屬等工藝過程,是石油化工行業(yè)的重要裝置。在生產(chǎn)中使加氫處理達(dá)到低成本、高效率。 脫出物料中的不純物。例如PTA裝置中的加氫反應(yīng)器使TA(對苯二甲酸)中的不純物對羧基苯甲醛（4CBA）還原成對甲基苯甲酸(P-TA

2、)。通過后面的工序把溶于熱水的對甲基苯甲酸除去, 從而制得精對苯二甲酸（PTA）。第三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月重油加氫精制 重質(zhì)原料油的裂解精制,提高產(chǎn)品的出率和品質(zhì)。反應(yīng)器的工作介質(zhì)為石腦油原料氣(含氫氣)。其主要工作原理是石腦油通過加熱器加熱至(400 10 )進(jìn)入加氫反應(yīng)器, 這時(shí)石腦油的主要成分為甲烷、乙烷、芳烴、烯烴等含硫不飽和烴, 通過催化劑的作用, 加入氫氣, 使不飽和烴變成飽和烴。第四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月脫出有害元素 脫出有害元素硫、氮、氧的有機(jī)物，在加氫處理過程中產(chǎn)生斷鏈反應(yīng)。脫硫 -S- + H2 H2S ；脫氮 -N- + H2 N

3、H3；脫氧 -O- + H2 H2O；脫鹵 Cl- + H2 HCl 脫除重金屬。加氫處理脫去原料中的砷鉛銅等金屬第五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器及材料的發(fā)展過程 國內(nèi)六七十年代制造的加氫反應(yīng)器多為冷壁反應(yīng)器。這種形式的反應(yīng)器內(nèi)的隔熱層占據(jù)了內(nèi)殼的空間，減少了反應(yīng)器容積的利用率，浪費(fèi)了材料。另外，由于冷壁反應(yīng)器內(nèi)的非金屬隔熱層在介質(zhì)的沖刷下或在溫度的變化中極易脫落損壞，造成了反應(yīng)器的不安全隱患。而熱壁反應(yīng)器卻克服了上述的缺點(diǎn)。第六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三個(gè)重要指標(biāo)回火脆化敏感性系數(shù)J = (Si +Mn) (P + Sn)104 100 (目標(biāo)值80

4、);X = (10P+5Sb+4Sn+As)10 - 2 15 ppm (目標(biāo)值12);回火脆化敏感性試驗(yàn) vTr54 + 3vTr54 0 。第七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第一階段:拼焊內(nèi)襯不銹鋼筒,Cr-Mo鋼板收口筒節(jié)鍛造, +10,AKv55J(一個(gè)最低值47J);第二階段:整體結(jié)構(gòu),雙層堆焊, Cr-Mo鋼 ,-15, 工廠現(xiàn)場組裝, vTr54+2.5vTr54+38, J180 , AKv55J(一個(gè)最低值47J);第三階段:整體結(jié)構(gòu),雙層堆焊,-30, AKv55J(一個(gè)最低值47J ,工廠現(xiàn)場組裝, J130 ;第四階段:整體結(jié)構(gòu),雙層堆焊 Cr-Mo鋼和添加

5、V ,內(nèi)徑4500 mm , 工廠現(xiàn)場組裝, J130, X10ppm, vTr54十2.5vTr540 加氫反應(yīng)器發(fā)展的四個(gè)階段第八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月國內(nèi)主要制造廠中國第一重型機(jī)械集團(tuán)公司(簡稱一重) 用2.25Cr-1Mo（F22）鍛鋼制造了近百臺(tái)加氫反應(yīng)器。此外, 蘭石、上鍋和金重等先后也用2.25Cr-1Mo鋼制造了多臺(tái)加氫反應(yīng)器。第九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器鋼材三種鋼材性能比較第十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2.25Cr-1Mo(F22)2.25Cr-1Mo 鋼是用于加氫反應(yīng)器最成熟的鋼種,它廣泛用在重油加氫裂化和加氫

6、脫硫裝置。對使用26 年的6 臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)行檢測和解剖分析證明:對于設(shè)計(jì)溫度454 、氫分壓20.7MPa的加氫反應(yīng)器, 采用2.25Cr-1Mo鋼制造是可靠的。第十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月表3 加氫精制反應(yīng)器某些部件回火脆性的實(shí)測值第十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月表4 加氫精制反應(yīng)器某些部件力學(xué)性能的實(shí)測值第十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2.25Cr-1Mo-0.25V (F22V)發(fā)展煤的液化技術(shù),需要開發(fā)能適應(yīng)設(shè)計(jì)溫度達(dá)482 和更高壓力臨氫環(huán)境的鋼材。與常規(guī)2.25Cr-1Mo和3Cr-1Mo-0.25V鋼相比, 2.25Cr-1Mo-

7、0.25V有更高的最大許用應(yīng)力值。設(shè)計(jì)技術(shù)條件對鋼材化學(xué)成分的要求見表。第十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月國產(chǎn)化的F22V 指標(biāo)化學(xué)成分的實(shí)測值均能滿足設(shè)計(jì)要求;回火脆性的實(shí)測值: J 系數(shù)為4268; X 系數(shù)為6.68.55 ppm; vTr54 + 3vTr54 為 - 91.8 - 40.7 ，均低于0 -18;A KV平均值為170290J 、最低值為150J ;HB 為179225。這表明國產(chǎn)化的F22V 各項(xiàng)指標(biāo)接近日本制鋼產(chǎn)品的水平。第十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月13 加氫反應(yīng)器鍛件進(jìn)口和國產(chǎn)的性能比較我國目前在制的世界上最大的煤液化裝置中的兩臺(tái)

8、加氫反應(yīng)器是一種流態(tài)化床的加氫反應(yīng)器。設(shè)計(jì)殼體選用2.25Cr-1Mo-0.25V鍛鋼。兩臺(tái)煤液化反應(yīng)器中各有11 個(gè)筒節(jié)采用法國進(jìn)口的2.5Cr-1Mo-0.25V鍛鋼精加工筒節(jié)。內(nèi)徑4812 mm、壁厚334 mm、長度2750 mm、每個(gè)筒節(jié)凈重117.4 t 。第十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月差距中、法鍛件都能滿足設(shè)計(jì)要求。國產(chǎn)的鋼材對有害元素的控制上(P、S、As、Sb、P + Sn) 稍有遜色; J 、X 系數(shù)也稍高于法國。兩國鍛件力學(xué)性能相當(dāng),但法國鍛件抗回火脆性優(yōu)于中國。第十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2 加氫反應(yīng)器的制造與檢驗(yàn)以中石油克拉瑪依分

9、公司的兩臺(tái)加氫反應(yīng)器的制造為例介紹加氫反應(yīng)器的制造與檢驗(yàn)的技術(shù)要點(diǎn)。加氫處理保護(hù)反應(yīng)器和加氫處理反應(yīng)器是30萬噸/年潤滑油高壓加氫裝置中的兩臺(tái)核心設(shè)備。選用2.25Cr-1Mo0.25V鋼板制造,是國內(nèi)迄今為止器壁最厚的板焊式加氫反應(yīng)器。第十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2 .1 設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力19.53 MPa ;設(shè)計(jì)溫度454 ;操作介質(zhì)油氣、氫氣、硫化氫; 設(shè)備內(nèi)徑:2200 mm; 壁厚 (140 + 7.5) mm; 總高:26050 mm (加氫處理保護(hù)反應(yīng)器 ) ,35775 mm (加氫處理反應(yīng)器);水壓試驗(yàn)壓力:28.4 MPa (臥置) 。第十九張

10、，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月制造要點(diǎn) 鋼板。設(shè)備殼體用SA542 Tyepd CL14A 鋼板,厚度為140 mm ,鋼板供貨商為法國阿賽洛公司。 鍛件。設(shè)備所用2.25Cr-1Mo0.25V鍛件由上海福勤機(jī)械有限公司提供,對應(yīng)法蘭0Cr18Ni10Ti鍛件由蘭石鍛熱廠提供。材料進(jìn)廠后對其質(zhì)量證明書進(jìn)行審查,鋼板和鍛件按設(shè)備專用技術(shù)條件有關(guān)要求驗(yàn)收合格;對于主要受壓元件用料按有關(guān)要求進(jìn)行化學(xué)成分、力學(xué)性能及超聲波探傷復(fù)驗(yàn)。 第二十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月回火脆性系數(shù)回火脆化敏感性系數(shù)J = 100 (目標(biāo)值80);X = 15 ppm (目標(biāo)值12);回火脆化敏感

11、性試驗(yàn)vTr54 + 3vTr54 0 。金相組織照片不存在板條狀組織,晶粒度不小于7 級(jí)。 第二十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月金相組織照片（貝氏體組織） 第二十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月表11 全板厚硬度測試沿板厚方向以5mm 間隔進(jìn)行了全厚度硬度測試,見表11?？梢钥闯?沿板厚方向其硬度差值小于13HV10 ,說明沿厚度方向上力學(xué)性能均一性良好。第二十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月焊接材料設(shè)備主體焊縫采用法國SAF公司生產(chǎn)的焊絲。焊絲:S225V ,焊劑:F537 ,焊條:E225V。 第二十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)備制

12、造工藝-厚壁筒節(jié)成型 由于筒節(jié)壁厚140 mm ,直徑相對較小,曲率大, 要求筒節(jié)圓度7 mm;因此筒節(jié)成形是一大難點(diǎn)。確定采用溫卷、溫校成型工藝。加熱溫度低于鋼板的回火溫度。筒節(jié)卷制成形后, 逐件進(jìn)行100%超聲檢測,符合JB 4730 94級(jí)要求;檢查筒節(jié)幾何尺寸:圓度差最大6 mm ,A 類焊縫最大棱角度為3，最大錯(cuò)邊量2 mm ,全部合格。筒節(jié)中溫卷板/校圓:加熱溫度660+15-10,保溫時(shí)間5h。第二十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月封頭成型 封頭為球缺形,整板下料在水壓機(jī)上整體熱沖壓成型。加熱溫度94020,保溫時(shí)間2h;成型后封頭進(jìn)行淬火+ 回火熱處理。封頭正火:

13、加熱溫度930+15-10,保溫時(shí)間3h。保溫后出爐淬火采用專用噴淋裝置；封頭回火: 加熱溫度720+ 15 -10,保溫時(shí)間3.5h ,空冷。檢查封頭成型后最小厚度為97.2 mm ,內(nèi)表面形狀偏差最大為8 mm ,均符合圖樣要求。每個(gè)封頭帶1 塊母材熱處理試板，試板模擬焊后熱處理: 400裝爐,升溫和降溫速度均50/h ,加熱溫度705+5 -14,保溫時(shí)間14 h。試板焊后熱處理后,力學(xué)性能檢驗(yàn)全部合格。第二十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目第二十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)品的焊接 產(chǎn)品的焊接主要采用電弧焊和埋弧焊兩種焊接方法。依據(jù)評(píng)定結(jié)果

14、,確定產(chǎn)品焊接工藝為:焊前預(yù)熱180 , 多層多道焊; 焊條電弧焊的焊接線能量控制在16 27 kJ / cm,埋弧焊的焊接線能量控制在2232 kJ / cm;層間溫度250 ;焊后立即進(jìn)行消氫處理（300350 5 h ）;從而獲得成形美觀和無損檢測合格率高的焊接接頭。第二十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月焊后熱處理加氫反應(yīng)器設(shè)備整體進(jìn)爐進(jìn)行最終焊后熱處理,加熱溫度705+5-14 ,保溫8 h?？刂蒲b爐溫度400 ,升、降溫速度50 / h。第二十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)備內(nèi)壁堆焊層的要求部件內(nèi)壁堆焊309L + 347L 后, 要在堆焊層表面2.53.

15、0 mm 以下處取樣進(jìn)行化學(xué)分析, 其結(jié)果應(yīng)滿足表8 的要求。表8堆焊層347 熔敷金屬的化學(xué)成分( %)第三十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月堆焊層試塊做抗氫剝離試驗(yàn) 在試塊上按工藝堆焊TP309L+TP347L, 將試樣置于氫氣壓力19 MPa ,470 ,經(jīng)48 h 恒溫,升溫速度50 / h ,降溫速度260 / h 至室溫。試驗(yàn)循環(huán)6 次,要求第一循環(huán)試樣冷卻到室溫24 以后,停留168 h , 再升溫至第二循環(huán)。第二至第六循環(huán),試樣冷卻到24 以后各停留48 h。最后對試樣堆焊層進(jìn)行超聲檢測,不允許有剝離現(xiàn)象。第三十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月水壓試驗(yàn)設(shè)備

16、在廠內(nèi)臥置進(jìn)行了水壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力為28.4 MPa ,試壓用水氯離子含量15 ppm。水壓試驗(yàn)一次合格。第三十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 加氫反應(yīng)器現(xiàn)場組焊技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn) 一重為某廠制造的加氫反應(yīng)器筒體內(nèi)徑為4413 mm;壁厚為127mm; 封頭的最小壁厚為68mm; 總高為28531mm; 總重410420 kg。由于反應(yīng)器組焊后超長、超重, 無法進(jìn)行整體遠(yuǎn)距離運(yùn)輸, 所以分上、中、下三段運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場組焊, 即編號(hào)為B7的焊縫和編號(hào)為B11的焊縫必須在現(xiàn)場組焊。第三十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)備的起吊 - 組裝精度控制在組焊現(xiàn)場使用汽車吊,

17、吊放殼體時(shí)要使用兩臺(tái)吊車同時(shí)工作。先組焊下段、中段, 將工件吊至滾輪架組以后仔細(xì)調(diào)整, 使殼體下段、中段對中，滿足組對的質(zhì)量要求，完全組焊完畢后, 再組焊上段、中段, 按上述方法進(jìn)行調(diào)整。第三十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)場焊接-現(xiàn)場熱處理按焊接規(guī)程的要求, 焊接區(qū)域進(jìn)行150250 的預(yù)熱, 且對焊接電流、電壓、焊速等有嚴(yán)格的要求。采用龍門窄間隙焊機(jī)焊接。整個(gè)施焊過程中均采用燃?xì)馐胶喴准訜崞鲗附訁^(qū)域加熱和保溫。由于現(xiàn)場的工作環(huán)境尤其自然風(fēng)的變化, 對焊接區(qū)域的預(yù)熱和保溫有重大影響。因此, 及時(shí)的監(jiān)視溫度變化, 并隨溫度的變化調(diào)節(jié)加熱器的氣流量, 以保證焊接過程的穩(wěn)定。對接

18、焊縫焊接完成后, 立即進(jìn)行中間消氫熱處理, 探傷合格后, 進(jìn)行焊接接頭的最終熱處理(PWHT)。第三十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月無損檢測技術(shù)及水壓試驗(yàn)現(xiàn)場組焊的B7、B11焊縫, 除了常規(guī)的檢驗(yàn)外, 還采用了多通道自動(dòng)化超聲波檢測(TOFD) 方法, 取代了射線檢驗(yàn)。B7、B11焊縫檢測一次合格。水壓試驗(yàn)采用臥式試壓法, 試驗(yàn)壓力為11.9 MPa 對試驗(yàn)用水的水質(zhì)及水溫都作了嚴(yán)格的規(guī)定。經(jīng)國家特種設(shè)備監(jiān)察部門、用戶、監(jiān)造單位及制造廠檢驗(yàn)人員現(xiàn)場共同檢查, 確認(rèn)水壓試驗(yàn)合格。第三十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3 加氫反應(yīng)器的使用和腐蝕在役加氫反應(yīng)器經(jīng)過長期運(yùn)行

19、, 面臨的的典型損傷主要有回火脆性、氫脆、氫腐蝕、堆焊層剝離、堆焊層裂紋和蠕變脆化等,如圖2所示。第三十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器的使用和腐蝕第三十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月回火脆性及特征 合金結(jié)構(gòu)鋼淬火以后, 隨著回火溫度的提高, 其抗拉強(qiáng)度降低, 韌性、塑性提高。但是在特定溫度區(qū)回火或在其中緩冷時(shí), 沖擊韌性出現(xiàn)顯著降低的現(xiàn)象, 稱為回火脆性。主要是由于鋼中的雜質(zhì)如P、Sn、As和Sb等元素在鋼中偏析, 使晶界強(qiáng)度降低, 易于在晶界破壞的同時(shí)產(chǎn)生脆性破壞的現(xiàn)象。第三十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月高溫回火脆性 高溫回火脆性和低溫回

20、火脆性, 其中高溫回火脆性（300600 ）是可逆的, 即在重復(fù)回火時(shí)仍會(huì)表現(xiàn)出來， 一般所說的回火脆性就是指高溫回火脆性。特征是沖擊試樣的斷口為晶粒狀, 斷口的顏色也較暗。對于2.25Cr1 Mo鋼焊縫金屬及熱影響區(qū)的回火脆化敏感性比同質(zhì)母材高。第四十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月回火脆性的評(píng)定在評(píng)價(jià)回火脆化度時(shí), 觀察轉(zhuǎn)變溫度的變化能更好地了解脆化的實(shí)質(zhì)。一般作沖擊試驗(yàn)時(shí), 多用轉(zhuǎn)變溫度vTrs（如40ft.lb能量轉(zhuǎn)變溫度vTrs40）或斷口脆性轉(zhuǎn)變溫度FATT(vTrs)的上升來定量地評(píng)價(jià)。第四十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月氫脆 氫脆就是鋼中吸收氫所引起的脆

21、化現(xiàn)象, 即鋼在臨氫條件下使用時(shí), 氫以原子狀態(tài)擴(kuò)散侵入晶格之間, 然后又以分子狀態(tài)積聚于晶界或非金屬夾雜物的周圍。金屬的抗拉強(qiáng)度或硬度雖然沒有特別引人注目的變化, 但在常溫附近的缺口強(qiáng)度、韌性顯著降低, 有時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋等。受到氫脆的材料, 如果沒有產(chǎn)生裂紋經(jīng)過脫氫處理后, 其延性及韌性會(huì)得到恢復(fù)。第四十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月氫腐蝕氫腐蝕是在高溫高壓條件下, 侵入到鋼中的氫與鋼中的滲碳體反應(yīng)生成甲烷，因而導(dǎo)致鋼材晶粒邊界及附近的空隙、雜質(zhì)、不連續(xù)部脫碳為起點(diǎn)形成甲烷聚集, 在壓力升高的同時(shí), 逐漸形成微小縫隙。這種反應(yīng)過程隨著溫度、壓力升高而加劇, 最終導(dǎo)致局部屈服或鼓包

22、并產(chǎn)生裂紋, 材料的性能明顯降低。 Fe3C+2H2FeCH4第四十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月回火脆化和氫脆及氫腐蝕在高溫高壓臨氫條件下工作的材料, 有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)回火脆化和氫脆。實(shí)驗(yàn)表明, 2.25Cr1Mo鋼加氫后的夏比沖擊轉(zhuǎn)變溫度上升,沖擊能降低, 隨著氫量的增加, 這種傾向也在增大。回火脆化對于母材的氫致誘導(dǎo)開裂有促進(jìn)作用。氫腐蝕即使經(jīng)過脫氫處理,性能也不會(huì)恢復(fù), 是不可逆的過程。鋼中碳含量越高, 則越容易發(fā)生氫腐蝕, 因此應(yīng)嚴(yán)格控制碳含量小于0.15%。第四十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月堆焊層剝離和層下裂紋堆焊層剝離發(fā)生在母材與不銹鋼堆焊層之間的界面,

23、 經(jīng)顯微鏡觀察, 剝離是沿著粗晶界面而引發(fā)和擴(kuò)展的, 而粗晶界面是在焊接界面中鄰近界面碳化物區(qū)域處形成的, 剝離一般發(fā)生在距離界面幾十微米內(nèi), 其剝離面為晶界斷裂和解理裂。 第四十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月吸氫的影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 在高溫高壓作用下, 母材和堆焊層吸收氫, 停工時(shí), 氫將擴(kuò)散析出。由于堆焊層界面兩側(cè), 奧氏體堆焊層和基體母材的吸氫過飽和度不同, 兩者之間滲氫率和擴(kuò)散率也不同,氫易于向奧氏體側(cè)聚集,界面材料的KIH低。由于溫度壓力的波動(dòng)、進(jìn)入正常狀態(tài)之前的升溫升壓、停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的保溫降壓等處理不當(dāng), 將使設(shè)備受到熱應(yīng)力作用。使堆焊層界面發(fā)生剝離現(xiàn)象。因此應(yīng)盡可能地考

24、慮緩慢地升溫升壓和降溫降壓。第四十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月熱膨脹系數(shù)不同的影響由于母材2.25Cr1Mo鋼與堆焊層奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)不同, 在反復(fù)加熱、冷卻的過程中, 兩者熱膨脹或冷收縮的步調(diào)不一致, 在界面上產(chǎn)生很大的剪切應(yīng)力, 加上界面氫的存在, 促進(jìn)了堆焊層的剝離。第四十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月堆焊層剝離的危害堆焊層剝離本身并不是一種可怕的缺陷, 某種意義上說, 只是在局部范圍內(nèi)把單層容器變成了多層容器?？膳碌氖怯捎趧冸x而產(chǎn)生微裂紋, 穿透堆焊層, 使基體材料直接暴露于工作介質(zhì)之中, 甚至堆焊層下裂紋向母材方向延伸,這將是構(gòu)成加氫反應(yīng)器重大事

25、故的威脅性的缺陷, 是需要注意和通過定期檢驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)測的問題。第四十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月熱疲勞設(shè)備在超過一定溫度以上時(shí), 材料會(huì)出現(xiàn)熱疲勞裂紋, 溫度越高, 發(fā)生熱疲勞的可能性越大。加氫反應(yīng)器的殼體出現(xiàn)熱疲勞裂紋一般集中發(fā)生在反應(yīng)器上下開口的根部連接處及裙座安裝部位的角焊縫。裂紋一般由表面或接近表面的位置發(fā)生,向內(nèi)部擴(kuò)展,肉眼無法看見, 須用磁粉探傷才能檢查出來。熱疲勞也被稱為蠕變脆化裂紋。第四十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器的使用中腐蝕問題第五十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2006 年3 月,某廠已運(yùn)行17 年的高壓加氫裂化裝置反應(yīng)

26、器DC -102 (設(shè)計(jì)壓力17.44 MPa 、設(shè)計(jì)溫度442 ) , 接管焊縫處有1 mm 左右的小砂眼,6 h 后該砂眼迅速發(fā)展成外壁弧長約40 mm 的環(huán)向裂紋,裝置被迫停車。加氫反應(yīng)器接管焊縫裂紋第五十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫裂化裝置反應(yīng)器接管焊縫環(huán)向裂紋 第五十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月焊縫裂紋實(shí)物照片 第五十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月裂紋末端出現(xiàn)發(fā)散裂紋示意第五十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月檢驗(yàn)檢測光譜測定。對現(xiàn)場裂紋部位焊縫及法蘭、短接管進(jìn)行光譜檢測。結(jié)果表明: 法蘭、短接管材質(zhì)為12CrMo910 與

27、X10CrNiTi189 ,其間異種鋼焊接的焊條為Inconel 182。焊縫金屬光譜檢測結(jié)果與Inconel182 合金元素含量比較見表。第五十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月硬度HB 測定對產(chǎn)生裂紋的法蘭及短接管熱影響區(qū)、焊縫、母材進(jìn)行硬度測定,并與相同工況、同異種鋼焊接的其它管道進(jìn)行比較, 兩者對應(yīng)部位的硬度基本一致。第五十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月母材、焊縫及熱影響區(qū)UT檢測焊縫外裂紋42 mm ,內(nèi)裂紋340 mm。 第五十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月裂紋產(chǎn)生原因分析法蘭材料12CrMo910 鍛件,內(nèi)壁堆焊了TP309L + TP347

28、L ,裂紋發(fā)生在焊縫上, 而且在修復(fù)打磨過程中,發(fā)現(xiàn)整條焊縫有大小不等的斷續(xù)裂紋, 隨著開停工次數(shù)增加,或異常情況下緊急停車,溶解氫來不及擴(kuò)散釋放,聚集在法蘭內(nèi)壁堆焊層與焊縫熔合線處會(huì)引起堆焊層鼓包、開裂。另外，法蘭短接管之后的工藝管道焊接是現(xiàn)場組對焊接,存在較大管道應(yīng)力。第五十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月堆焊層下腐蝕由于12CrMo910 鋼對加氫反應(yīng)器高溫介質(zhì)的耐蝕性低于奧氏體不銹鋼,所以腐蝕產(chǎn)物會(huì)在堆焊層裂紋下面聚集,產(chǎn)生堆焊層下腐蝕。第五十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器床層漿料液面下的孔蝕PTA(精對苯二甲酸)加氫反應(yīng)的原理是把充分混合并升溫升壓

29、的對苯二甲酸粗制品水溶液送到加氫反應(yīng)器,通過催化劑床層, 在工作壓力6.86-8.63MPa, 工作溫度275-288的環(huán)境下, 使TA(對苯二甲酸)中的不純物對羧基苯甲醛（4CBA）還原成對甲基苯甲酸(P-TA)。對甲基苯甲酸易溶于熱水, 通過后面的工序把溶于熱水的對甲基苯甲酸除去, 從而制得精對苯二甲酸（PTA）。 第六十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 PTA加氫反應(yīng)工藝流程 圖第六十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器腐蝕情況在2005年10月大檢修做容器檢驗(yàn)時(shí), 發(fā)現(xiàn)鈀炭催化劑床層至漿料液面下約1m的環(huán)形區(qū)間表面到處都是腐蝕出的小孔, 而其他部位未發(fā)現(xiàn)異常

30、腐蝕。第六十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器腐蝕原因分析在加氫反應(yīng)器的催化劑床層上流體流動(dòng)時(shí), 流體中心流動(dòng)速度最快, 邊緣流動(dòng)最慢, 又由于催化劑床層的阻力, 水溶液在催化劑床層上面至漿料液面下約1m的筒壁處流動(dòng)速度緩慢, 故水溶液的沉淀物最容易附著于此。由于水溶液中存在微量的Cl、Br（反應(yīng)催化劑中含有Br）, 具有孔蝕發(fā)生的環(huán)境, 故此處很容易誘發(fā)孔蝕。第六十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器腐蝕面的修復(fù) 選用904L鋼板覆蓋在腐蝕面上,有效防止孔蝕。904L板材卷成外圓2600mm、寬500mm的弧行板塊,四周打磨坡口, 并在每塊上打幾個(gè)螺孔用

31、于焊縫檢漏。采用可控式電加熱器在修復(fù)面上逐步加熱至350 并保溫12h, 消氫處理。選用E904L焊材，焊接參數(shù)選用小的熱輸入（熱量輸入1.5kJ）；和低層溫(100) 。逐段用壓縮空氣及肥皂水對焊縫檢漏, 檢漏后補(bǔ)焊螺孔并打磨光滑。用鈍化液進(jìn)行酸洗鈍化。第六十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器下封頭發(fā)生破裂中石化巴陵分公司制氫裝置的加氫反應(yīng)器, 容器基材為15CrMoR 。該設(shè)備在2003 年6 月大修后的開車過程中出現(xiàn)超溫現(xiàn)象(容器壁溫超過600 ) , 在運(yùn)行了約8 h 以后, 下封頭發(fā)生破裂, 在裂口出有火焰噴出, 并在開裂位置上方筒體發(fā)生鼓包。第六十五張，PPT共

32、八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器的主要技術(shù)參數(shù)容器設(shè)計(jì)壓力3.7MPa;設(shè)計(jì)溫度425;主體材料15CrMoR; 筒體內(nèi)徑1800; 筒體及封頭的實(shí)際厚度3638 mm ; 反應(yīng)器的工作介質(zhì)為石腦油原料氣(主要成分為甲烷、乙烷、芳烴、烯烴等含硫不飽和烴,) 。石腦油加熱至400 10 進(jìn)入加氫反應(yīng)器,加入氫氣通過催化劑(鈷鉬) 的作用,使石腦油中的有機(jī)硫變成無機(jī)硫, 不飽和烴變成飽和烴(90 %以上的為甲烷) 。第六十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月容器內(nèi)外部宏觀檢查容器外側(cè)檢查發(fā)現(xiàn)1 # 裂紋在容器下封頭與裙座的角焊縫上方熱影響區(qū)， 長760 mm , 最寬處約20mm；

33、2 # 裂紋長750 mm , 最寬處約40mm。與1#裂紋交匯于角焊縫處。裂紋尖端可見大量與主裂紋平行的小裂紋。筒體從下數(shù)第二條環(huán)焊縫處筒體發(fā)生鼓包, 鼓包面積約為700 mm2 ,鼓包高度約30 mm。第六十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月容器鼓包開裂位置示意第六十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月宏觀斷口與壁厚測量在容器上五處取樣進(jìn)行試驗(yàn), 裂紋斷口平齊, 呈明顯脆性斷口特征。容器壁進(jìn)行測厚,位置如圖所示，結(jié)果如表。第六十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月材料化學(xué)元素分析設(shè)計(jì)材質(zhì)均為15CrMoR , 取樣進(jìn)行兩次化學(xué)元素分析,結(jié)果如表。容器下封頭材料的化

34、學(xué)成分中不含Cr 、Mo , 不符合15CrMoR 標(biāo)準(zhǔn)要求, 懷疑該封頭材料為20R。第七十張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月機(jī)械性能分析在拉伸試驗(yàn), 數(shù)據(jù)如表。結(jié)果表明, 鼓包處試樣機(jī)械性能已下降, 低于標(biāo)準(zhǔn)值。裂紋處試樣化學(xué)元素分析表明不是15CrMoR 材料, 機(jī)械性能同樣低于15CrMoR 材料標(biāo)準(zhǔn)值。 第七十一張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月金相分析試樣一、二和三的金相組織為片狀珠光體+ 鐵素體, 珠光體球化為一級(jí)，裂紋尖端有許多平行于主裂紋的裂紋,裂紋主要為沿晶裂紋, 個(gè)別位置為穿晶裂紋; 試樣四的金相組織為珠光體+ 鐵素體, 珠光體球化為三級(jí)至四級(jí)； 試樣五的

35、金相組織為珠光體+ 鐵素體, 珠光體球化為二級(jí), 材料有帶狀組織。第七十二張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一級(jí) 試樣1一級(jí)(500) 試樣3三級(jí)、四級(jí)(500)試樣2一級(jí)(500)試樣4一級(jí)(1000)試樣5二級(jí)(500)第七十三張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月斷口掃描電鏡分析對容器下封頭裂紋的斷口進(jìn)行掃描電鏡斷口分析,可見許多二次裂紋和空洞, 可能是氫在聚集形成的空洞。取容器下封頭母材經(jīng)拉伸得到新斷口進(jìn)行斷口觀察為韌窩。 第七十四張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月破裂事故分析 下封頭所用材料是錯(cuò)誤的低級(jí)別的材料。機(jī)械性能顯示容器下封頭材質(zhì)的平均拉伸強(qiáng)度為411.9

36、 MPa , 屈服強(qiáng)度為231.4 MPa , 裙座與封頭的焊接接頭機(jī)械性能也下降。 破裂事故發(fā)生過程中,由于容器的超溫運(yùn)行, 導(dǎo)致下封頭區(qū)域原本低級(jí)別的材料機(jī)械性能更低, 于是在最薄弱的裙座與封頭的焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)了開裂。同時(shí), 材質(zhì)球化相對嚴(yán)重的位置出現(xiàn)鼓包變形。第七十五張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月開裂最敏感的部位 容器的開裂位置位于裙座與容器下封頭焊接的位置。由于該處是容器所有重量的支撐點(diǎn),同時(shí)受到重力、內(nèi)壓、溫度等載荷的作用, 成為容器受力最復(fù)雜、最刻苛和相對薄弱的部位, 也是開裂最敏感的部位。第七十六張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加氫反應(yīng)器的在用檢驗(yàn)在用檢測

37、是采用適當(dāng)?shù)臋z測方法, 比較精確地檢出新生缺陷, 監(jiān)測原始缺陷的擴(kuò)展情況。重點(diǎn)應(yīng)是產(chǎn)生新缺陷危險(xiǎn)性大的部位, 以及有記錄的缺陷部位。加氫反應(yīng)器可能出現(xiàn)缺陷的應(yīng)力集中部位位于環(huán)形墊圈槽、主焊縫、開口接管角焊縫、外部連接件焊縫、內(nèi)部支持圈凸緣、裙座與筒體間的焊縫等不連續(xù)處。因此檢驗(yàn)時(shí), 應(yīng)重點(diǎn)檢驗(yàn)密封面、主焊縫、主螺栓和堆焊層下缺陷。確定缺陷的形貌、位置及尺寸。第七十七張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月主要的無損檢測方法設(shè)備本體及內(nèi)件進(jìn)行VT檢查;主體環(huán)焊縫、接管焊縫、裙座焊縫的外部，吊耳角焊縫和保溫支持圈角焊縫的外部進(jìn)行100%MT（PT）和 UT(采用RT)以及硬度檢查；不銹鋼堆焊層剝

38、離及層下裂紋, 外壁100UT, 內(nèi)壁復(fù)查;支持圈凸臺(tái)外壁100%UT檢驗(yàn), 內(nèi)壁復(fù)檢;檢驗(yàn)高壓雙頭螺栓100MT檢驗(yàn), 核對成分用光譜分析;內(nèi)壁不銹鋼堆焊層、支持圈凸臺(tái)、熱電偶套管、托架和法蘭密封槽100% PT檢驗(yàn); 內(nèi)壁堆焊層實(shí)際厚度測定；現(xiàn)場容器表面顯微金相檢驗(yàn)。第七十八張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月鐵素體含量分析加氫反應(yīng)器內(nèi)壁不銹鋼堆焊奧氏體不銹鋼, 無論是雙層堆焊還是單層堆焊, 堆焊層的鐵素體含量是非常關(guān)鍵的。一般焊后狀態(tài)鐵素體含量應(yīng)為310。鐵素體含量過多時(shí), 會(huì)在熱處理時(shí)產(chǎn)生鐵素體向相轉(zhuǎn)變, 同時(shí)母材中的碳可能通過熔合線向不銹鋼堆焊層遷移形成馬氏體而引起脆化。鐵素體含量少于3不僅是引起堆焊層表面熱裂紋的主要原因, 而且在使用中也易于發(fā)生剝離。第七十九張，PPT共八十九頁，創(chuàng)作于2022年6月試塊基本概況通常在設(shè)備運(yùn)行約為50000