洛陽院加氫反應器技術

1、加氫反應器加氫反應器技術技術黎黎 國國 磊磊2009年年2月月一一. 加氫反應器概述加氫反應器概述* * 加氫反應器是各種加氫工藝過程或加氫加氫反應器是各種加氫工藝過程或加氫裝置的核心關鍵設備。其操作條件相當裝置的核心關鍵設備。其操作條件相當苛刻。技術難度大，制造技術要求高，苛刻。技術難度大，制造技術要求高，造價昂貴。所以人們對它備無論在設計造價昂貴。所以人們對它備無論在設計上還是使用上都給予極大的重視。反應上還是使用上都給予極大的重視。反應器的設計和制造成功，在某種意義上說器的設計和制造成功，在某種意義上說是體現(xiàn)一個國家總體技術水平的重要標是體現(xiàn)一個國家總體技術水平的重要標志之一。志之一。一

2、一. 加氫反應器概述（續(xù)）加氫反應器概述（續(xù)） * * 所謂加氫過程是催化加氫過程的總稱，所謂加氫過程是催化加氫過程的總稱， 其種類品牌繁多，其種類品牌繁多，API曾將其劃分為三曾將其劃分為三 大類：大類： 加氫處理加氫處理 加氫精制加氫精制 加氫裂化加氫裂化 一一. 加氫反應器概述（續(xù)）加氫反應器概述（續(xù)） * * 加氫反應器的分類加氫反應器的分類 按工藝過程特點分類有：按工藝過程特點分類有： 固定床反應器固定床反應器 移動床反應器移動床反應器 流化床反應器流化床反應器 按反應器使用狀態(tài)分類有：按反應器使用狀態(tài)分類有： 冷壁結構反應器冷壁結構反應器 熱壁結構反應器熱壁結構反應器加氫反應器的分

3、類加氫反應器的分類( (續(xù)續(xù)) ) 按反應器本體結構特征分類有：按反應器本體結構特征分類有： 單層結構單層結構 鋼板卷焊結構鋼板卷焊結構 鍛焊結構鍛焊結構 多層結構，多層結構，一般有：一般有： 繞帶式繞帶式 熱套式等熱套式等一一. 加氫反應器概述（續(xù)）加氫反應器概述（續(xù)） * * 對于這樣重要、使用條件又很苛刻的設備設對于這樣重要、使用條件又很苛刻的設備設 計，應該至少要滿足以下幾點要求：計，應該至少要滿足以下幾點要求： 滿足工藝過程各種運作方案的需要。滿足工藝過程各種運作方案的需要。 使用可靠性高。使用可靠性高。 具體應體現(xiàn)在：具體應體現(xiàn)在： 滿足力學強度要求滿足力學強度要求 具有可靠的密封

4、性能具有可靠的密封性能 有較好的環(huán)境強度適應性有較好的環(huán)境強度適應性 便于維護和檢修，所需時間短。便于維護和檢修，所需時間短。 盡可能降低盡可能降低投資費用。投資費用。二二. 反應器技術發(fā)展梗概反應器技術發(fā)展梗概 * * 隨著加氫工藝技術的廣泛應用，加氫工隨著加氫工藝技術的廣泛應用，加氫工 藝設備特別是加氫反應器技術相應得到藝設備特別是加氫反應器技術相應得到 很快的發(fā)展，并取得顯著的進步。主要很快的發(fā)展，并取得顯著的進步。主要 表現(xiàn)表現(xiàn): :(1) 加氫反應器使用安全性不斷提加氫反應器使用安全性不斷提 高高: :(2) 為了獲得較佳的經(jīng)濟效益，裝置為了獲得較佳的經(jīng)濟效益，裝置 日趨大型化，同時

5、也帶來了反應設備的日趨大型化，同時也帶來了反應設備的 大型化。大型化。 具體表現(xiàn)如下：具體表現(xiàn)如下：二二. 反應器技術發(fā)展梗概（續(xù)）反應器技術發(fā)展梗概（續(xù)） ( (一一) )加氫反應器使用安全性不斷提高加氫反應器使用安全性不斷提高 * * 這是加氫反應器技術發(fā)展過程中始終圍繞的這是加氫反應器技術發(fā)展過程中始終圍繞的 核心問題。使用安全性不斷提高的核心問題。使用安全性不斷提高的主要表現(xiàn)主要表現(xiàn)： 設計方法的更新設計方法的更新由由“常規(guī)設計常規(guī)設計”即即“規(guī)則設計規(guī)則設計” ” 以以“應應力分析為基礎的設計力分析為基礎的設計”，即，即“分析設計分析設計” 設計結構的改進設計結構的改進本體結構：單層

6、本體結構：單層 多層多層 更高級的單層更高級的單層使用狀態(tài)：冷壁結構使用狀態(tài)：冷壁結構 熱壁結構熱壁結構細部結構的改進（見后）細部結構的改進（見后） ( (一一) )加氫反應器使用安全性不斷提高（續(xù)）加氫反應器使用安全性不斷提高（續(xù)） 材料生產技術的發(fā)展，質量明顯提高材料生產技術的發(fā)展，質量明顯提高體現(xiàn)在冶煉技術、鍛造技術、熱處理技體現(xiàn)在冶煉技術、鍛造技術、熱處理技術、分析技術等等方面。最終體現(xiàn)在材術、分析技術等等方面。最終體現(xiàn)在材料的內質特性料的內質特性( (純潔性、致密性、均質純潔性、致密性、均質性性) )非常優(yōu)越。非常優(yōu)越。 制造技術與裝備水平的進步與提高制造技術與裝備水平的進步與提高如

7、制造技巧與經(jīng)驗以及包括焊接、堆焊、如制造技巧與經(jīng)驗以及包括焊接、堆焊、熱處理、無損檢測等領域的技術與裝備熱處理、無損檢測等領域的技術與裝備水平都有很大進步與提高。水平都有很大進步與提高。 例如：例如：( (一一) )加氫反應器使用安全性不斷提高加氫反應器使用安全性不斷提高（續(xù)）（續(xù)） 單層堆焊技術單層堆焊技術 雙絲焊接技術雙絲焊接技術 多頭堆焊技術多頭堆焊技術 有堆焊層的反應器上下部有堆焊層的反應器上下部9090度彎管整體成形度彎管整體成形 技術技術 無損檢測上采用的無損檢測上采用的“TOFD”（Time of Flight Diffraction）技術）技術超聲波衍射時差超聲波衍射時差 法法

8、 大型（如大型（如150、160MN）自由鍛造水壓機，可自由鍛造水壓機，可 鍛造最大毛坯外徑達鍛造最大毛坯外徑達6500mm以上等以上等等裝備的等裝備的 建成投用建成投用二二. 反應器技術發(fā)展梗概（續(xù)）反應器技術發(fā)展梗概（續(xù)）( (二二) )設備向大型化發(fā)展設備向大型化發(fā)展 為了獲取較佳的經(jīng)濟效益，裝置日趨大型為了獲取較佳的經(jīng)濟效益，裝置日趨大型 化化, ,如：如： 美國建造了美國建造了325325萬萬t/a t/a 加氫裂化裝置和加氫裂化裝置和 480t/a480t/a加氫脫硫裝置；加氫脫硫裝置； 我國建造了我國建造了360t/a 360t/a 加氫裂化裝置和加氫裂化裝置和300t/a300

9、t/a 加氫脫硫裝置。加氫脫硫裝置。 設備的大型化帶來了反應設備的大型化。設備的大型化帶來了反應設備的大型化。( (二二) )設備向大型化發(fā)展設備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)） * *（國外大型化進展例）（國外大型化進展例）( (二二) )設備向大型化發(fā)展設備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)） * * （國內大型化進展例）（國內大型化進展例）( (二二) )設備向大型化發(fā)展設備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)）* * 為適應設備大型化的需要，高壓加氫設為適應設備大型化的需要，高壓加氫設 備的現(xiàn)場組焊制造技術應運而生。備的現(xiàn)場組焊制造技術應運而生。 國外：國外：很早就開發(fā)了此項技術；很早就開發(fā)了此項技術； 國內：國

10、內：從從19961996年開始實施。特別是年開始實施。特別是2002 年年在條件很艱苦的內蒙古現(xiàn)場組在條件很艱苦的內蒙古現(xiàn)場組 焊制造了當今世界上最重的焊制造了當今世界上最重的21002100 噸反應器。積累了很寶貴的在現(xiàn)噸反應器。積累了很寶貴的在現(xiàn) 場組焊制造大型反應器的經(jīng)驗。場組焊制造大型反應器的經(jīng)驗。( (二二) )設備向大型化發(fā)展設備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)）二二. 反應器技術發(fā)展梗概（續(xù)）反應器技術發(fā)展梗概（續(xù)） * * 熱壁加氫反應器技術的演變熱壁加氫反應器技術的演變 熱壁加氫反應器技術的演變可劃分為四個歷史時期。熱壁加氫反應器技術的演變可劃分為四個歷史時期。 如：如： 熱壁加氫反

11、應器技術的進展歷程熱壁加氫反應器技術的進展歷程熱壁加氫反應器技術的進展歷程熱壁加氫反應器技術的進展歷程 時時 期期 技術特征技術特征 備備 注注第一個歷史時期第一個歷史時期 1972年以前年以前 開發(fā)初期開發(fā)初期第二個歷史時期第二個歷史時期 19731980 改進期改進期第三個歷史時期第三個歷史時期 19811987 成熟期成熟期第四個歷史時期第四個歷史時期 1988現(xiàn)在現(xiàn)在 更新期更新期 以開發(fā)成功新以開發(fā)成功新Cr-Mo鋼為標志鋼為標志熱壁加氫反應器技術演變內容概況熱壁加氫反應器技術演變內容概況階階段段起止起止時間時間技術技術特征特征技術進步內涵與存在問題技術進步內涵與存在問題第第一一個個

12、歷歷史史時時期期19721972年年以以前前開發(fā)開發(fā)初期初期設計：由常規(guī)設計設計：由常規(guī)設計分析設計。分析設計。 設計對材料只提出滿足力學性能及設計對材料只提出滿足力學性能及 抗氫腐蝕和硫化氫腐蝕的要求；抗氫腐蝕和硫化氫腐蝕的要求；材料：冶煉由平爐材料：冶煉由平爐電爐，開始材電爐，開始材 料純凈度和均質性較差；堆焊：采料純凈度和均質性較差；堆焊：采 用用SAW工藝工藝( (末期開發(fā)出淺熔深堆末期開發(fā)出淺熔深堆 焊工藝）；使用中曾出現(xiàn)過焊工藝）；使用中曾出現(xiàn)過Cr-Mo 鋼的回火脆化現(xiàn)象和不銹鋼的氫脆鋼的回火脆化現(xiàn)象和不銹鋼的氫脆 損傷問題。損傷問題。熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）熱壁加氫

13、反應器技術演變內容概況（續(xù)）階階段段起止起止時間時間技術技術特征特征技術進步內涵與存在問題技術進步內涵與存在問題第第二二個個歷歷史史時時期期19731980改改進進期期設計：分析設計應用較普遍。設計對設計：分析設計應用較普遍。設計對 材料已提出控制回火脆化的要求材料已提出控制回火脆化的要求( (如控如控 制制J-系數(shù)系數(shù)和和X系數(shù)系數(shù)) )。結構設計已有所。結構設計已有所 改進，一是盡量減小應力集中，二是改進，一是盡量減小應力集中，二是 方便在役檢測；材料：冶煉由電爐方便在役檢測；材料：冶煉由電爐( (或或 + +保溫爐保溫爐) ) 電爐電爐+ +爐外精煉技術爐外精煉技術( (如真如真 空碳脫

14、氧工藝及其它新的冶煉工藝的空碳脫氧工藝及其它新的冶煉工藝的 應用應用) )可以冶煉出低可以冶煉出低SiSi或低或低S S、P P，甚至，甚至 超低超低S S、P P且微量雜質元素含量很低的且微量雜質元素含量很低的 鋼；鋼；熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）階階段段起止起止時間時間技術技術特征特征技術進步內涵與存在問題技術進步內涵與存在問題第第二二個個歷歷史史時時期期19731980改改進進期期焊接：由常規(guī)的焊接焊接：由常規(guī)的焊接窄間隙焊接。窄間隙焊接。堆焊：由較普遍采用的淺熔深堆焊堆焊：由較普遍采用的淺熔深堆焊 改進的單層或雙層改進的單層或雙層( (帶極帶

15、極) )堆焊。而且堆焊。而且 在有關部位采取了在有關部位采取了PWHT后才堆焊后才堆焊 Tp.347的方法；的方法；制造：可制造出大型反應器用整體封制造：可制造出大型反應器用整體封 頭，鍛造筒體的縮口技術開發(fā)。這一頭，鍛造筒體的縮口技術開發(fā)。這一 階段的反應器，回火脆化問題已基本階段的反應器，回火脆化問題已基本 得到解決。得到解決。 但在此階段末但在此階段末發(fā)現(xiàn)了堆焊層氫致剝離發(fā)現(xiàn)了堆焊層氫致剝離 現(xiàn)象現(xiàn)象。 熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）階階段段起止起止時間時間技術技術特征特征技術進步內涵與存在問題技術進步內涵與存在問題第第三三個個歷歷史史時時期期1

16、9811987成成熟熟期期綜合應用針對使用中出現(xiàn)的各種損傷所綜合應用針對使用中出現(xiàn)的各種損傷所開展的預防對策的多項研究成果，包括開展的預防對策的多項研究成果，包括在反應器的細部結構在反應器的細部結構( (如保溫結構如保溫結構) )上又上又有進一步改進，材料的純凈度進一步提有進一步改進，材料的純凈度進一步提高，高，J-系數(shù)和系數(shù)和X系數(shù)的控制不斷趨嚴；系數(shù)的控制不斷趨嚴；焊接方面，由于焊接設備、焊接材料和焊接方面，由于焊接設備、焊接材料和焊接結構的改進，焊縫質量大有提高。焊接結構的改進，焊縫質量大有提高。堆焊技術由于采用了高焊速、大電流的堆焊技術由于采用了高焊速、大電流的堆焊工藝，提高了堆焊層金

17、屬的韌性。堆焊工藝，提高了堆焊層金屬的韌性。其結果各種損傷發(fā)生極少。但由于有更其結果各種損傷發(fā)生極少。但由于有更加高溫高壓加高溫高壓加氫新工藝的出現(xiàn)，現(xiàn)有加氫新工藝的出現(xiàn)，現(xiàn)有反反應器用材料又存在難以滿足要求的問題。應器用材料又存在難以滿足要求的問題。 第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果 通過冶煉工藝的改進和管理，嚴格控制鋼中有害通過冶煉工藝的改進和管理，嚴格控制鋼中有害的雜質元素和氣體含量，提高了鋼材的純凈度的雜質元素和氣體含量，提高了鋼材的純凈度（如（如J-系數(shù)在系數(shù)在100以下；有害氣體含量大為降低以下；有害氣體含量大為降低等）。等）。 改善和提高焊

18、材的質量和純凈度，使焊縫的性能改善和提高焊材的質量和純凈度，使焊縫的性能與質量較好。焊縫金屬的與質量較好。焊縫金屬的X系數(shù)一般都在系數(shù)一般都在11ppm以下。以下。 盡量省略堆焊層盡量省略堆焊層Tp.347的的PWHT，以提高其韌性。，以提高其韌性。 堆焊工藝有了改進，堆焊層抗剝離性能有較大提堆焊工藝有了改進，堆焊層抗剝離性能有較大提高。高。第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）* * 反應器細部結構改進改進之一：反應器細部結構改進改進之一： 支持圈結構的改進支持圈結構的改進第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究

19、成果（續(xù)）* *反應器細部結構改進之二：反應器細部結構改進之二： 法蘭密封槽法蘭密封槽 的改進的改進 第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）* * 反應器細部結構改進之三：反應器細部結構改進之三： 裙座結構裙座結構 的改進的改進第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）* * 反應器細部結構改進之三：反應器細部結構改進之三： 裙座結構的改進（續(xù)）裙座結構的改進（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）* * 反應器細部結構改進之四：反應器細部結構改進之四： 增

20、設熱箱增設熱箱 第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應用改進的研究成果（續(xù)）* * 反應器細部結構改進反應器細部結構改進 之五：之五： 保溫結構的改進保溫結構的改進熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）熱壁加氫反應器技術演變內容概況（續(xù)）階階段段起止起止時間時間技術技術特征特征技術進步內涵與存在問題技術進步內涵與存在問題第第四四個個歷歷史史時時期期19881988現(xiàn)在現(xiàn)在更更新新期期 以開發(fā)新的以開發(fā)新的Cr-Mo鋼，并很快得鋼，并很快得 到推廣應用，將加氫反應器技術到推廣應用，將加氫反應器技術 推進到一個新的階段。推進到一個新的階段。 三三. 反應器本體結構特征反應器本

21、體結構特征 * * 根據(jù)不同年代的技術水平與需求，曾使用了不同根據(jù)不同年代的技術水平與需求，曾使用了不同 形式的本體結構，如：形式的本體結構，如： 單層結構單層結構 鋼板卷焊結構鋼板卷焊結構 鍛焊結構鍛焊結構 多層結構多層結構 繞帶式繞帶式 熱套式熱套式 等等等等 * * 結構形式選取取決于設備操作條件與規(guī)格、制造結構形式選取取決于設備操作條件與規(guī)格、制造 廠加工裝備與能力、制造周期、經(jīng)濟合理性和用廠加工裝備與能力、制造周期、經(jīng)濟合理性和用 戶需要與經(jīng)驗等。戶需要與經(jīng)驗等。三三. 反應器本體結構特征（續(xù)）反應器本體結構特征（續(xù)）* * 單層結構中的鋼板卷焊結構和鍛焊結構的選擇，主要單層結構中的

22、鋼板卷焊結構和鍛焊結構的選擇，主要 取決于制造廠的加工能力、經(jīng)驗和條件以及經(jīng)濟上的合取決于制造廠的加工能力、經(jīng)驗和條件以及經(jīng)濟上的合 理性和用戶的需要。在選用鍛焊結構時，一般有如下優(yōu)理性和用戶的需要。在選用鍛焊結構時，一般有如下優(yōu) 點：點：鍛件的內質特性鍛件的內質特性( (純凈性、致密性、均質性純凈性、致密性、均質性) )好；好；焊縫少，特別是沒有縱焊縫，從而提高了反應器耐周焊縫少，特別是沒有縱焊縫，從而提高了反應器耐周向應力的可靠性；向應力的可靠性；制造裝配易保證；制造裝配易保證；可設計和制造成對于防止某些脆性損傷很有好處的可設計和制造成對于防止某些脆性損傷很有好處的 結構；結構；使用過程中

23、對焊縫檢查維護的工作量少，無損檢測容使用過程中對焊縫檢查維護的工作量少，無損檢測容易。易。鍛造結構材料利用率低，當壁厚較薄時，其制造費用鍛造結構材料利用率低，當壁厚較薄時，其制造費用相對較高。一般，厚度大于相對較高。一般，厚度大于180mm180mm或更大時采用較或更大時采用較合適，合適，厚度越厚，厚度越厚，鍛造結構的經(jīng)濟性更顯優(yōu)越。鍛造結構的經(jīng)濟性更顯優(yōu)越。三三. 反應器本體結構特征（續(xù)）反應器本體結構特征（續(xù)）鍛焊結構鍛焊結構板焊結構板焊結構多層結構多層結構適適用用范范圍圍條件條件可用于高溫可用于高溫高壓場合，高壓場合，其最高使用其最高使用溫度取決于溫度取決于所用材料的所用材料的性能（如抗

24、性能（如抗氫腐蝕性能氫腐蝕性能等）。一般等）。一般宜用于厚度宜用于厚度大于大于180mm的場合的場合可用于高可用于高溫高壓場溫高壓場合，其最合，其最高使用溫高使用溫度取決于度取決于所用材料所用材料的性能的性能（如抗氫（如抗氫腐蝕性能腐蝕性能等）等）可用于高壓，但溫度可用于高壓，但溫度不宜太高。因為它存不宜太高。因為它存在結構上不連續(xù)性的在結構上不連續(xù)性的缺點，會造成較大的缺點，會造成較大的熱應力和因缺口效應熱應力和因缺口效應而使疲勞強度下降等。而使疲勞強度下降等。所以對于溫度大于所以對于溫度大于350和溫度、壓力和溫度、壓力有急劇波動的場合，有急劇波動的場合，選用應謹慎選用應謹慎最大厚最大厚度

25、度mm約約500約約300總厚約總厚約600。內筒厚。內筒厚約約20，層板厚，層板厚48三三. 反應器本體結構特征（續(xù)）反應器本體結構特征（續(xù)）鍛焊結構鍛焊結構板焊結構板焊結構多層結構多層結構設計時設計時的應力的應力分析分析可采用有限元法可采用有限元法等進行等進行 可采用有限元法可采用有限元法 等進行等進行 對層間和焊縫對層間和焊縫 部位的應力狀部位的應力狀 況需要根據(jù)實況需要根據(jù)實 驗來分析驗來分析材料材料選用選用1.須選擇能滿足須選擇能滿足力學性能和抗環(huán)力學性能和抗環(huán)境脆裂（如氫腐境脆裂（如氫腐蝕）性能的材料。蝕）性能的材料。2.為防止為防止H2S腐腐蝕要在內表面堆蝕要在內表面堆焊不銹鋼堆

26、焊層。焊不銹鋼堆焊層。1.須選擇能滿足力須選擇能滿足力 學性能和抗環(huán)境學性能和抗環(huán)境 脆裂脆裂( (如氫腐蝕如氫腐蝕) ) 性能的材料。性能的材料。2.為防止為防止H2S腐蝕腐蝕 要在內表面堆焊要在內表面堆焊 不銹鋼不銹鋼堆焊層堆焊層。1.內筒選用能抗內筒選用能抗氫腐蝕和氫腐蝕和H2S腐腐蝕的材料蝕的材料(如不如不銹鋼銹鋼)。2.層板可采用高層板可采用高強鋼，以利設強鋼，以利設備輕量化。備輕量化。三三. 反應器本體結構特征（續(xù)）反應器本體結構特征（續(xù)）鍛焊結構鍛焊結構板焊結構板焊結構多層結構多層結構材料內質材料內質特性（致特性（致密性、純密性、純凈性、均凈性、均質性）及質性）及材料利用材料利用

27、率率 筒節(jié)鍛坯由于需經(jīng)墩筒節(jié)鍛坯由于需經(jīng)墩粗、拔長、墩粗、沖粗、拔長、墩粗、沖孔的鍛造加工過程，孔的鍛造加工過程，可沖掉中心部位的偏可沖掉中心部位的偏析與夾雜，使筒節(jié)材析與夾雜，使筒節(jié)材料的內質特性得到改料的內質特性得到改善，從而提高反應器善，從而提高反應器的抗氫損傷能力。材的抗氫損傷能力。材料利用率相對較低。料利用率相對較低。在合適厚度在合適厚度范圍內，采范圍內，采用合適的冶用合適的冶煉工藝方法煉工藝方法鋼板也能獲鋼板也能獲得與鍛件相得與鍛件相近的特性。近的特性。材料利用率材料利用率相對較高。相對較高。 由于鋼板較薄，其由于鋼板較薄，其內在質量較容易保內在質量較容易保證。材料利用率相證。材料

28、利用率相對較高。對較高。 焊焊 縫縫僅有環(huán)焊縫，對提僅有環(huán)焊縫，對提高反應器耐周向應高反應器耐周向應力的可靠性有利。力的可靠性有利。而且焊縫少。而且焊縫少。有縱有縱, ,環(huán)焊環(huán)焊縫縫, ,焊縫多焊縫多焊接工作焊接工作量大。量大。有縱、環(huán)焊縫，焊有縱、環(huán)焊縫，焊縫多。但焊縫系薄縫多。但焊縫系薄( (或較薄或較薄) )板焊接，板焊接，其質量易保證。其質量易保證。三三. 反應器本體結構特征（續(xù)）反應器本體結構特征（續(xù)）鍛焊結構鍛焊結構板焊結構板焊結構多層結構多層結構 射線或超聲射線或超聲 檢測檢測易易易易難難聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測易易較易較易較易較易焊后熱處理焊后熱處理必需必需必需必需一般不進行一般不

29、進行破壞行為破壞行為 超過臨界裂超過臨界裂 紋后迅速擴紋后迅速擴 展展 超過臨界裂超過臨界裂 紋后迅速擴紋后迅速擴 展展 緩慢地、階緩慢地、階 段地擴展段地擴展四四. 反應器內件型式及作用反應器內件型式及作用* * 反應器內件設計性能的優(yōu)劣將與催化劑性反應器內件設計性能的優(yōu)劣將與催化劑性 能一道體現(xiàn)出所采用加氫工藝的先進性。能一道體現(xiàn)出所采用加氫工藝的先進性。* * 對于固定床氣液并流下流式反應器的內件對于固定床氣液并流下流式反應器的內件, , 通常都設有入口擴散器、氣液分配器、積通常都設有入口擴散器、氣液分配器、積垢籃、冷氫箱、熱電偶和出口收集器等。垢籃、冷氫箱、熱電偶和出口收集器等。 *

30、* 主要內件的作用、典型結構及注意要點如下：主要內件的作用、典型結構及注意要點如下：四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及有關設置目的及有關說明說明典型結典型結構型式構型式注注 意意 要要 點點 入口入口擴散擴散器器（或（或稱預稱預分配分配器）器）對于圖示的對于圖示的(b)(b)型，還可起到積型，還可起到積存進料中的一些存進料中的一些銹垢的作用。銹垢的作用。防止高速流體防止高速流體直接沖擊液體分直接沖擊液體分配盤，影響分配配盤，影響分配效果，從而起到效果，從而起到預分配的作用。預分配的

31、作用。見圖見圖5 5(a)(b)(a)(b)(a)(a)型：型：進料方向應垂直于入口擴散進料方向應垂直于入口擴散 器上的兩條開孔；器上的兩條開孔；兩層水平檔板上的開孔應對兩層水平檔板上的開孔應對 中；中；水平擋板上的開孔應垂直于水平擋板上的開孔應垂直于 板面。板面。(b)(b)型：型：根據(jù)液體及沉積物量確定長根據(jù)液體及沉積物量確定長 槽孔的大小、數(shù)量和位置。槽孔的大小、數(shù)量和位置。四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的設置目的及有關說及有關說明明典型典型結構結構型式型式注注 意意 要要 點

32、點 氣液氣液分配分配盤盤使進入使進入反應器的反應器的物料均勻物料均勻分散，與分散，與催化劑顆催化劑顆有效觸，有效觸，充分發(fā)揮充分發(fā)揮催化劑的催化劑的作用。作用。見圖見圖6(a)(b)應保證分配盤上不漏夜應保證分配盤上不漏夜, ,可采用可采用 合適填料墊密。安裝后充水合適填料墊密。安裝后充水100 mm高，在高，在5分鐘內液位降低小分鐘內液位降低小 于于25mm為合格為合格; ;控制安裝水平度。對于噴射型控制安裝水平度。對于噴射型, , 包括制造公差和梁在荷載作用包括制造公差和梁在荷載作用 下的撓度在內可按下的撓度在內可按5mm 6 mm控制，對于溢流型，控制公控制，對于溢流型，控制公 差應稍嚴

33、；差應稍嚴；四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及設置目的及有關說明有關說明典型典型結構結構型式型式注注 意意 要要 點點 氣液氣液分配分配 盤盤目前國內目前國內外所用的分外所用的分配器按其作配器按其作用機理大致用機理大致可分為溢流可分為溢流型和型和( (抽吸抽吸) )噴射型兩類噴射型兩類或二者機理或二者機理兼有的綜合兼有的綜合型型。 見圖見圖6(a)(b)配盤的設計荷載，應包括通配盤的設計荷載，應包括通 過分配盤的壓力降過分配盤的壓力降P、盤上、盤上 的液量及分配盤自重的液量及分配盤自重( (按最大按最大 的操作溫度考慮的操作溫度考慮) )。此

34、外，還要考慮到檢修的工此外，還要考慮到檢修的工 況，其支承件至少同時也要況，其支承件至少同時也要 滿足常溫下承受滿足常溫下承受90120kg集集 中荷載的要求。中荷載的要求。 四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及有關說設置目的及有關說明明典型典型結構結構型式型式注注 意意 要要 點點積積垢垢籃籃( (注注) )積垢籃置于催化劑積垢籃置于催化劑 床層的頂部，系由床層的頂部，系由各種規(guī)格不銹鋼金各種規(guī)格不銹鋼金屬絲網(wǎng)與骨架構成屬絲網(wǎng)與骨架構成的籃筐。它為反應的籃筐。它為反應器進料提供更多的

35、器進料提供更多的徑向方向的流通面徑向方向的流通面積積, ,使催化劑床層可使催化劑床層可聚集更多的銹垢和聚集更多的銹垢和沉積物而不致引起沉積物而不致引起床層壓降過分地增床層壓降過分地增加。加。見下見下圖圖積垢籃在裝入反應器內時積垢籃在裝入反應器內時, , 其籃筐內應是空的。在裝其籃筐內應是空的。在裝 填催化劑時一定要注意這填催化劑時一定要注意這一點；一點；積垢籃按三角形排列，安積垢籃按三角形排列，安 裝時用鏈條將其連在一起裝時用鏈條將其連在一起, , 并栓到上面的分配器支承并栓到上面的分配器支承 梁上，其栓緊鏈條要有足梁上，其栓緊鏈條要有足 夠的長度裕量以適應催化夠的長度裕量以適應催化 劑床層的

36、下沉劑床層的下沉( (按下沉按下沉5 5 考慮考慮) )。 四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）(注注)： 近多年來近多年來 采用在頂采用在頂 部裝填大部裝填大 孔隙惰性孔隙惰性 多孔球或多孔球或 脫金屬催脫金屬催 化劑措施化劑措施 而替代積而替代積 垢籃。垢籃。四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及有關設置目的及有關 說明說明典型結典型結構型式構型式注注 意意 要要 點點冷冷氫氫箱箱用以控制加氫放用以控制加氫放 熱反應引起的催熱反應引起的催 化劑床層溫升，化劑床層溫升， 圖示的冷氫箱結圖示的冷氫箱結 構由冷氫管、冷構由冷

37、氫管、冷 氫盤、再分配盤氫盤、再分配盤 組成，可使來自組成，可使來自 上面床層的反應上面床層的反應 物料和起冷卻作物料和起冷卻作 用的冷氫充分混用的冷氫充分混見圖見圖8冷氫管內設置的隔檔板冷氫管內設置的隔檔板應使從兩個開孔中噴出應使從兩個開孔中噴出的氫氣量是相當?shù)?；的氫氣量是相當?shù)?；為發(fā)揮冷氫的作用效果，為發(fā)揮冷氫的作用效果，冷氫盤和冷氫箱部分應冷氫盤和冷氫箱部分應用填料填密，以保證不用填料填密，以保證不漏液，可按氣液分配盤漏液，可按氣液分配盤的試漏標準驗收；的試漏標準驗收；冷氫盤和噴射盤的安裝冷氫盤和噴射盤的安裝四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置

38、目的及設置目的及有關說明有關說明典型結典型結構型式構型式注注 意意 要要 點點冷冷氫氫箱箱混合，而又將具混合，而又將具有均勻溫度的氣有均勻溫度的氣液混合物再均勻液混合物再均勻分配到下部的催分配到下部的催化劑床層上?；瘎┐矊由稀Ｒ妶D見圖8水平度，包括制造公差、水平度，包括制造公差、荷載作用下的撓度等在荷載作用下的撓度等在內，可按內，可按6mm6mm控制。再控制。再分配盤的要求與氣液分分配盤的要求與氣液分配盤同。配盤同。四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及設置目的及有關說明有關說明典型結典

39、型結構型式構型式注注 意意 要要 點點熱熱電電偶偶為監(jiān)視加氫放熱反應引起床層為監(jiān)視加氫放熱反應引起床層溫度升高及床層截面溫度分布溫度升高及床層截面溫度分布狀況而對操作溫度進行監(jiān)測。狀況而對操作溫度進行監(jiān)測。熱電偶的安裝有從筒體上徑向熱電偶的安裝有從筒體上徑向插入和從反應器頂封頭上垂直插入和從反應器頂封頭上垂直方向插入的方式。在徑向水平方向插入的方式。在徑向水平插入的形式中又有插入的形式中又有橫跨整個截橫跨整個截面的和僅插入一定長度的兩種面的和僅插入一定長度的兩種情況。以往床層測溫基本采用情況。以往床層測溫基本采用鎧裝熱電偶。近年多數(shù)在采用鎧裝熱電偶。近年多數(shù)在采用鎧裝熱電偶的同時，還采用了鎧裝

40、熱電偶的同時，還采用了一種稱為柔性熱電偶一種稱為柔性熱電偶 (flexible見圖見圖9(a)(b) (c) () 對徑向水平插入對徑向水平插入的熱電偶套管要注意的熱電偶套管要注意由于操作過程催化劑由于操作過程催化劑下沉和停工檢修卸出下沉和停工檢修卸出催化劑時被壓彎的可催化劑時被壓彎的可能性能性, ,特別是當反應特別是當反應器直接較大時更不可器直接較大時更不可忽視；忽視；（）徑向水平插入徑向水平插入一定長度的熱電偶，一定長度的熱電偶，其套管與反應器筒體其套管與反應器筒體在現(xiàn)場焊接的焊縫曾在現(xiàn)場焊接的焊縫曾四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及設置

41、目的及有關說明有關說明典型結典型結構型式構型式注注 意意 要要 點點熱熱電電偶偶 thermocouples）的結構，它可的結構，它可在一個熱電偶開口接管上設置高在一個熱電偶開口接管上設置高密度的測點，并具有快速反應時密度的測點，并具有快速反應時間（間（48s）和對床層溫度飄移能）和對床層溫度飄移能迅速反應等特性，可對床層截面迅速反應等特性，可對床層截面溫度進行許多點測量，因而可對溫度進行許多點測量，因而可對工藝過程進行有效的控制。工藝過程進行有效的控制。另外，為了監(jiān)控反應器器壁金屬另外，為了監(jiān)控反應器器壁金屬的溫度情況，也往往在反應器外的溫度情況，也往往在反應器外表面的筒體圓周上或封頭和開口

42、表面的筒體圓周上或封頭和開口接管的相關部位設置一定數(shù)量的接管的相關部位設置一定數(shù)量的表面熱電偶。表面熱電偶。見圖見圖9(a)(b) (c) 有發(fā)生裂紋的實例，有發(fā)生裂紋的實例，因此在設計時對于確因此在設計時對于確定的設置位置應盡可定的設置位置應盡可能為現(xiàn)場施焊創(chuàng)造較能為現(xiàn)場施焊創(chuàng)造較為方便的條件，同時為方便的條件，同時施焊操作也要更加細施焊操作也要更加細心；心；()()頂部垂直插入的頂部垂直插入的熱電偶套管，當長度熱電偶套管，當長度較長時，要適當設置較長時，要適當設置導向結構，以利套管導向結構，以利套管在操作狀態(tài)下因受熱在操作狀態(tài)下因受熱伸長時而不受到阻礙。伸長時而不受到阻礙。 四四. 反應器

43、內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）內件內件名稱名稱設置目的及設置目的及有關說明有關說明典型結典型結構型式構型式注意要點注意要點出出口口收收集集器器用于支承下部的用于支承下部的催化劑床層，以催化劑床層，以減輕床層的壓降減輕床層的壓降和改善反應物料和改善反應物料的分配。的分配。 見圖見圖10出口收集器與下封出口收集器與下封頭的下沿或與其連頭的下沿或與其連接的定心環(huán)圓周上接的定心環(huán)圓周上應設數(shù)個缺口，以應設數(shù)個缺口，以便停工時排液用。便停工時排液用。 四四. 反應器內件型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)）四四. 反應器內件

44、型式及作用（續(xù)）反應器內件型式及作用（續(xù)） * * 內件設計中的主要考慮：內件設計中的主要考慮： 從工藝角度說：從工藝角度說： 最關鍵的一點是要使反應進料最關鍵的一點是要使反應進料( (氣液相氣液相) )與催化與催化 劑顆粒劑顆粒( (固相固相) )三相間有效地接觸，在催化劑三相間有效地接觸，在催化劑床床 層內不發(fā)生流體偏流現(xiàn)象。層內不發(fā)生流體偏流現(xiàn)象。 從設備設計角度說：從設備設計角度說： 在保證內件能具有高效和穩(wěn)定操作的前提下，在保證內件能具有高效和穩(wěn)定操作的前提下， 應將內件結構設計得更加緊湊，盡量縮小空間應將內件結構設計得更加緊湊，盡量縮小空間 所占高度，以最大限度地利用反應器容積。所

45、占高度，以最大限度地利用反應器容積。五五. 反應器主要損傷型式與材料選擇反應器主要損傷型式與材料選擇 * * 加氫裝置由于操作條件的特殊性，所以反應器有加氫裝置由于操作條件的特殊性，所以反應器有 可能發(fā)生一些特殊的損傷現(xiàn)象。為防止這些破壞可能發(fā)生一些特殊的損傷現(xiàn)象。為防止這些破壞 性的損傷發(fā)生，不僅要有正確的設計與選材，而性的損傷發(fā)生，不僅要有正確的設計與選材，而 且與正確的制造工藝和正確的操作維護關系極大。且與正確的制造工藝和正確的操作維護關系極大。 * * 下面介紹熱壁加氫反應器可能發(fā)生的主要損傷型下面介紹熱壁加氫反應器可能發(fā)生的主要損傷型 式及其對策。式及其對策。高溫氫腐蝕高溫氫腐蝕氫脆

46、氫脆高溫硫化氫氫腐蝕高溫硫化氫氫腐蝕鉻鉻- -鉬鋼的回火脆性損傷鉬鋼的回火脆性損傷連多硫酸應力腐蝕開裂連多硫酸應力腐蝕開裂奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離五五. 反應器主要損傷型式與材料選（續(xù)）反應器主要損傷型式與材料選（續(xù)）（一）（一） 高溫氫腐蝕高溫氫腐蝕 (HAHydrogen Attack)1. 高溫氫腐蝕形式高溫氫腐蝕形式 * 表面脫碳表面脫碳 * 內部脫碳與開裂內部脫碳與開裂 * 表面脫碳：表面脫碳： 表面脫炭不產生裂紋，表面脫碳的影響一般表面脫炭不產生裂紋，表面脫碳的影響一般 很輕，只是鋼材的強度和硬度局部有所下降很輕，只是鋼材的強度和硬度局部有所下降 而

47、延性提高。而延性提高。（一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） * 內部脫碳：內部脫碳： Fe3C+2H2CH4+ 3Fe 使鋼材產生龜裂、裂紋或鼓泡，導致鋼材使鋼材產生龜裂、裂紋或鼓泡，導致鋼材 強度、延性和韌性顯著下降。強度、延性和韌性顯著下降。 具有不可逆的性質，也稱具有不可逆的性質，也稱永久脆化現(xiàn)象永久脆化現(xiàn)象。 進展過程：甲烷氣泡形核進展過程：甲烷氣泡形核成長成長氣泡氣泡 串通產生晶間微裂紋串通產生晶間微裂紋連通形成斷裂通道。連通形成斷裂通道。 高溫氫腐蝕要經(jīng)過一段時間。即，有一個高溫氫腐蝕要經(jīng)過一段時間。即，有一個 “孕育期孕育期”（或稱潛伏期）。（或稱潛伏期）。（一）（一）

48、 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） “孕育期孕育期”的特征：的特征： 在此階段，甲烷氣泡形成，成長慢，未串通，在此階段，甲烷氣泡形成，成長慢，未串通， 鋼材力學性能不發(fā)生明顯改變。鋼材力學性能不發(fā)生明顯改變。 “孕育期孕育期”概念的應用：概念的應用： 在工程上可利用在工程上可利用“孕育期孕育期”的概念來的概念來確定設備確定設備 和管道所選用鋼材能安全使用的大致時間。和管道所選用鋼材能安全使用的大致時間。 影響影響“孕育期孕育期”的因素：的因素： 包括鋼種、氫壓、溫度、冷作程度、雜質元素含量包括鋼種、氫壓、溫度、冷作程度、雜質元素含量 和作用應力等因素。和作用應力等因素。（一）（一） 高溫氫腐蝕

49、（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） 2. 影響高溫氫腐蝕的主要因素影響高溫氫腐蝕的主要因素（1）溫度、壓力和暴露時間的影響溫度、壓力和暴露時間的影響 溫度和壓力對氫腐蝕的影響很大。溫度和壓力對氫腐蝕的影響很大。 溫度越高或者壓力越大溫度越高或者壓力越大, ,發(fā)生高溫氫腐蝕的發(fā)生高溫氫腐蝕的 起始時間就越早。起始時間就越早。 （2）合金元素和雜質元素的影響合金元素和雜質元素的影響 從高溫氫腐蝕機理可知，凡是添加能形成穩(wěn)從高溫氫腐蝕機理可知，凡是添加能形成穩(wěn) 定碳化物的元素（如鉻、鉬、釩、鈦、鎢定碳化物的元素（如鉻、鉬、釩、鈦、鎢 等），就可提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力等），就可提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力 。（

50、一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)）(a) 下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應（一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)）(a)下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應（一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (b) 關于雜質元素的影響關于雜質元素的影響 在針對在針對21/4Cr-1Mo鋼的研究中已發(fā)現(xiàn)，鋼的研究中已發(fā)現(xiàn)，錫錫、銻銻 會增加甲烷氣泡的密度，且會增加甲烷氣泡的密度，且錫錫還會使氣泡直徑還會使氣泡直徑 增大，從而對鋼材的抗氫腐蝕性能產生不利影增大，從而對鋼材的抗氫腐蝕性能產生不利影 響響. .（3）熱處理

51、的影響熱處理的影響 (a) 不同顯微組織的影響不同顯微組織的影響 (b) 淬火后不同回火溫度的影響淬火后不同回火溫度的影響 (c) PWHT的影響的影響 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)）(a) 不同顯微組織的影響不同顯微組織的影響 淬火回火：淬火回火： 回火貝氏體回火貝氏體 正火回火：正火回火： 鐵素體鐵素體 回火貝氏體回火貝氏體 Q+T和和N+T材經(jīng)氫腐蝕后的力學性能變化材經(jīng)氫腐蝕后的力學性能變化 （材料：（材料：1.5Cr-0.5Mo,PH2:24.5MPa,加熱溫度加熱溫度:550） （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)）(b) 淬火后不同淬火后不同 回火溫度的回火

52、溫度的 影響影響 淬火后回火溫度對氫腐蝕的影響淬火后回火溫度對氫腐蝕的影響 （材料：（材料：21/4Cr-1Mo）（一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)）(c) PWHT的影響：的影響： 鉻鉻- -鉬鋼設備，是否施行焊后熱處理其高抗氫腐鉬鋼設備，是否施行焊后熱處理其高抗氫腐蝕效果大不一樣。曾有試驗證明，蝕效果大不一樣。曾有試驗證明，21/4Cr-1Mo鋼鋼焊縫若不進行焊后熱處理，則發(fā)生氫腐蝕的溫度焊縫若不進行焊后熱處理，則發(fā)生氫腐蝕的溫度將比納爾遜將比納爾遜（Nelson）曲線表示的溫度曲線表示的溫度低低100以上以上。（4）應力的影響應力的影響 應力存在會產生不利影響。特別是二次應力應

53、力存在會產生不利影響。特別是二次應力 的存在會加速高溫的存在會加速高溫氫腐蝕。氫腐蝕。（一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） 3. 高溫高壓氫環(huán)境的材料選用及注意要點高溫高壓氫環(huán)境的材料選用及注意要點 (1) 選材依據(jù)：選材依據(jù)： * * 通常都按原稱為的通常都按原稱為的“納爾遜納爾遜(Nelson)(Nelson)曲線來選擇。曲線來選擇。 * *“納爾遜曲線納爾遜曲線”最早由最早由G.A.Nelson于于1949年提出。年提出。 * * 1970年首次由年首次由API作為作為API出版物出版物 941(第第1版版)發(fā)行。發(fā)行。 * * “ “納爾遜曲線納爾遜曲線”曾經(jīng)多次修訂，從曾經(jīng)

54、多次修訂，從19971997年起改為年起改為 API RP(推薦準則推薦準則) 941（第（第5版）。版）。 * * API 941一直是最有用的抗高溫氫腐蝕選材的一個一直是最有用的抗高溫氫腐蝕選材的一個 指導性文件。指導性文件。 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） 臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和微裂的操作極限（第臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和微裂的操作極限（第6版）版）（一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)）(2) 注意要點：注意要點： * * 本圖線只涉及到材料抗高溫氫腐蝕，不考慮在高溫本圖線只涉及到材料抗高溫氫腐蝕，不考慮在高溫 時其它重要因素引起的損傷。時其它重要因素引起的損傷。 *

55、 * 使用時務必選用最新版的曲線，以保證使用的可靠使用時務必選用最新版的曲線，以保證使用的可靠 性（現(xiàn)最新版為性（現(xiàn)最新版為第第6版版2006年）年） * * 在實際應用中，焊接接頭處的氫腐蝕行為更不可忽在實際應用中，焊接接頭處的氫腐蝕行為更不可忽 視。視。 * * 在依據(jù)此圖線進行選材時，應盡量減少不利影響的在依據(jù)此圖線進行選材時，應盡量減少不利影響的 雜質元素含量，控制非金屬夾雜物的含量和降低作雜質元素含量，控制非金屬夾雜物的含量和降低作用應力水平以及充分回火和施行焊后熱處理等。用應力水平以及充分回火和施行焊后熱處理等。 * * 選材時要留有適當裕量。選材時要留有適當裕量。五五. 反應器主

56、要損傷型式與材料選（續(xù)）反應器主要損傷型式與材料選（續(xù)）（二）（二）氫脆氫脆 (HEHydrogen Embrittlement) 1. 氫脆現(xiàn)象特征氫脆現(xiàn)象特征 * * 是氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。是氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。 * * 產生氫脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下產生氫脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下 降。降。 * * 當給予特定條件時氫又可從鋼中釋放出來，使鋼當給予特定條件時氫又可從鋼中釋放出來，使鋼 的性能得到恢復。所以氫脆是的性能得到恢復。所以氫脆是可逆的可逆的，也稱作一，也稱作一 次脆化現(xiàn)象。次脆化現(xiàn)象。 * * 氫脆發(fā)生的溫度從室溫氫脆發(fā)生的溫度從室溫約約

57、150的范圍。隨溫度的范圍。隨溫度 升高，氫脆效應下降，當溫度超過升高，氫脆效應下降，當溫度超過7182時不時不 太容易發(fā)生。太容易發(fā)生。所以所以, ,實際裝置中氫脆損傷往往發(fā)生實際裝置中氫脆損傷往往發(fā)生 在裝置開、停工過程的低溫階段。在裝置開、停工過程的低溫階段。（二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) 2. 影響氫脆的有關因素：影響氫脆的有關因素： * * 氫脆敏感性隨鋼材強度提高而增加。氫脆敏感性隨鋼材強度提高而增加。* * 顯微組織對氫脆有影響，如未回火的材料和珠光顯微組織對氫脆有影響，如未回火的材料和珠光體組織對氫脆更敏感。體組織對氫脆更敏感。* * 鋼材的氫脆化程度與鋼中的氫含量密

58、切相關。鋼材的氫脆化程度與鋼中的氫含量密切相關。* * 鋼材的強度越高，只要吸收少量的氫，就可引起鋼材的強度越高，只要吸收少量的氫，就可引起嚴重的氫脆現(xiàn)象。嚴重的氫脆現(xiàn)象。* * 在發(fā)生氫脆溫度下，存在著亞臨界裂紋不擴展的在發(fā)生氫脆溫度下，存在著亞臨界裂紋不擴展的氫濃度氫濃度，稱為安全氫濃度。稱為安全氫濃度。（它與鋼材的強度水平、（它與鋼材的強度水平、裂紋尖端的拉應力大小以及裂紋的幾何尺寸有關）。裂紋尖端的拉應力大小以及裂紋的幾何尺寸有關）。（二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) K1H與抗拉強度和氫含量的關系與抗拉強度和氫含量的關系（二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) 3. 加氫設備的

59、氫脆損傷加氫設備的氫脆損傷 * * 操作在高溫高壓氫環(huán)境中的反應器，器壁中吸操作在高溫高壓氫環(huán)境中的反應器，器壁中吸 收一定量的氫。收一定量的氫。 * * 停工過程冷卻速度太快，氫來不及擴散出去，停工過程冷卻速度太快，氫來不及擴散出去， 造成過飽和氫殘留器壁內，可能引起亞臨界裂造成過飽和氫殘留器壁內，可能引起亞臨界裂 紋擴展，對設備安全使用帶來威脅。紋擴展，對設備安全使用帶來威脅。 * * 已有氫脆的材料，一旦再產生回火脆化，則影已有氫脆的材料，一旦再產生回火脆化，則影 響更大。響更大。 （二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) 氫脆與回火脆化疊加的影響氫脆與回火脆化疊加的影響（二）（二） 氫

60、氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) * * 加氫反應器中發(fā)生氫脆的現(xiàn)狀加氫反應器中發(fā)生氫脆的現(xiàn)狀 (a) 近期已很少看到反應器母材發(fā)生氫脆損傷的近期已很少看到反應器母材發(fā)生氫脆損傷的 報道。報道。 原因原因:冶煉技術進步；鋼材質量明顯提高冶煉技術進步；鋼材質量明顯提高（S、 P含量與有害氣體含量低，非金屬夾雜物含量與有害氣體含量低，非金屬夾雜物 少）。少）。 (b) 但，但，反應器內部的奧氏體不銹鋼焊接金屬時反應器內部的奧氏體不銹鋼焊接金屬時 有發(fā)生氫脆開裂的現(xiàn)象，并伴有有發(fā)生氫脆開裂的現(xiàn)象，并伴有相脆化。相脆化。 （二）（二）氫氫 脆脆 ( (續(xù)續(xù)) ) 奧氏體不銹鋼氫脆裂紋特征奧氏體不銹鋼氫脆裂紋特