加氫裂化裝置容器與管線的在用檢驗

加氫裂化裝置容器與管線的在用檢驗合肥通用所壓力容器檢驗站袁榕關(guān)衛(wèi)和6/2/20231本專題研究重點

1、了解加氫裂化裝置的原理、流程及特點，以及類似高溫、高壓、臨氫環(huán)境中易發(fā)生的材料損傷類型。2、了解2.25Cr-lMo鋼，以及其它鉻鉬鋼材料〔15CrMoR、3Cr-lMo-1/4V-Ti-B〕的特性，適用范圍和選材依據(jù)。3、了解加氫裂化反響器的結(jié)構(gòu)特點，以及類似大型高壓、厚壁特殊壓力容器制造要求和檢驗方法。4、研討加氫裂化反響器和類似大型、高壓、厚壁、重要壓力容器制造質(zhì)量監(jiān)督檢驗要點。5、研討加氫裂化反響器和類似大型、高壓、厚壁、重要壓力容器定期檢驗方案編制、包括內(nèi)容、程序確實定、檢驗工程和方法的選擇，各種檢測方法的應(yīng)用目的和技術(shù)特點6、各種氫損傷檢測方法、缺陷處理方法和平安性分析。6/2/20232加氫裂化裝置原理、流程及特點加氫裂化是將大分子的重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為廣泛使用的小分子的輕質(zhì)油的一種加工手段。可加工直餾柴油、催化裂化循環(huán)油、焦化餾出油，也可用脫瀝青重殘油生產(chǎn)汽油、航煤和低凝固點柴油。加氫裂化裝置是煉油廠最重要的的生產(chǎn)裝置之一，在高溫、高壓、臨氫狀態(tài)下操作。加氫裂化裝置的工藝流程主要有三種類型方法：⑴一次通過法：所產(chǎn)尾油不參加循環(huán)。⑵局部循環(huán)法：所產(chǎn)尾油一局部參加循環(huán)，一局部排出裝置。⑶全部循環(huán)法：所產(chǎn)尾油全部參加循環(huán)，不排尾油。加氫裂化裝置主要設(shè)備有加氫精制反響器、加氫裂化反響器、加熱爐、高壓熱交換器、高壓空冷器、高、低壓別離器、高溫高壓臨氫管道、高溫閥門等。詳見圖1、圖2、圖3、圖4。6/2/20233圖1加氫裂化裝置流程簡圖〔帶循環(huán)尾油〕6/2/20234圖2大連熱壁加氫反響器6/2/20235圖3高溫高壓臨氫管線6/2/20236圖4熱高分6/2/20237加氫裂化裝置原理、流程及特點加氫裂化裝置是在高溫、高壓條件下操作，介質(zhì)為烴類、氫氣和硫化氫，運行條件較為苛刻。高溫氫的腐蝕－外表脫碳和內(nèi)部脫碳〔氫腐蝕：高溫高壓氫擴散進入鋼中并和不穩(wěn)定的碳化物反響生成甲烷氣體〕高溫氫－硫化氫的腐蝕〔腐蝕形態(tài)為硫化氫對鋼的化學(xué)腐蝕，在富氫環(huán)境中90%～98%的有機硫?qū)⑥D(zhuǎn)化為硫化氫，在氫的促進下加速對鋼材的腐蝕。設(shè)計時通過選材解決－鉻鉬鋼材料作基材，不銹鋼復(fù)合堆焊作內(nèi)襯。6/2/20238加氫裂化裝置原理、流程及特點加氫裂化裝置的操作范圍：操作溫度380~450℃，操作壓力8～20MPa.設(shè)備名稱設(shè)計溫度/壓力加氫精制/加氫裂化反應(yīng)器?450℃/8～20MPa高壓分離器?260℃/8～20MPa高壓熱交換器260℃～450℃6/2/20239加氫裂化裝置原理、流程及特點主要腐蝕形態(tài)和部位氫損傷堆焊層氫致裂紋連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂鉻鉬鋼的回火脆化6/2/202310加氫反響器開展簡況有人把加氫反響器的開展分為4個階段第一代從1963年日本制鋼所正式生產(chǎn)第一臺加氫反響器為標(biāo)志，早期是Cr－Mo鋼鋼板〔少量用鍛件〕內(nèi)壁加不銹鋼復(fù)合板焊接完成，70年前后用內(nèi)壁堆焊不銹鋼的板焊或鍛焊結(jié)構(gòu)所代替。70年代后期我國開始引進加氫裂化裝置。第二代是改進期，由于材料脆化造成的事故，開始研究回火脆化問題，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。這個時期國內(nèi)開始制造鍛焊結(jié)構(gòu)加氫反響器，1983年由洛陽院、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鋼反響器材料和制造工藝，1986年制成模擬環(huán)鍛件，1989年為撫順石油三廠生產(chǎn)出我國第一臺鍛焊結(jié)構(gòu)的加氫反響器－筒體壁厚150mm，內(nèi)徑1800，內(nèi)壁單層堆焊，單重220噸。設(shè)計溫度450℃設(shè)計壓力20.6MPa。第四代是更新期，對服役20多年的設(shè)備進行更新，同時又滿足新的加工工藝和大型化的要求，不斷開發(fā)新鋼種，如2．25Cr-1Mo-V,3Cr-1Mo-V-Ti-B,3Cr-1Mo-V-Nb-Ca,3Cr-1Mo-1/4V,2Cr-1Mo-1/4V等，以加V為主進行更新。2．25Cr-1Mo鋼的J系數(shù)≤100(%)。6/2/202311加氫反響器開展簡況熱壁加氫反響器是煉油、化工行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備。通常在高溫、高壓、臨氫條件(所謂高溫、高壓、臨氫條件是指溫度＞250℃，氫分壓＞1.4MPa〕工作，使用條件十分惡劣。我國是在70年代末80年代初開始由國外引進熱壁加氫反響器的，目前的制造能力已到達(dá)千噸級〔齊魯石化公司〕。煤化工使用的熱壁加氫反響器甚至可以到達(dá)2000噸〔厚336mm〕。據(jù)不完全統(tǒng)計國內(nèi)在用熱壁加氫反響器已達(dá)上百臺。熱壁加氫反響器主要是由2．25Cr-1Mo鋼材和鍛件制成的設(shè)計壁厚大致在在80～240mm范圍內(nèi)〔鍛焊結(jié)構(gòu)〔180～240mm〕、板焊結(jié)構(gòu)〔80～120mm〕〕，內(nèi)壁帶極堆焊兩層奧氏體不銹鋼堆焊層〔347蓋面、309過渡層，外表不加工，防腐蝕〕或單層，設(shè)計壓力為8～20MPa，設(shè)計溫度大致在370～410℃〔目前國內(nèi)開始大量2．25Cr-1Mo加釩和3Cr-1Mo-1/4V-Ti-B等材料制造熱壁加氫反響器，設(shè)計溫度可以到達(dá)450℃〕，工作介質(zhì)主要是H2、油、H2S等。由于熱壁加氫反響器主體材料面臨介質(zhì)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕、氫脆、回火脆化和蠕變脆化等一系列問題，國內(nèi)熱壁加氫反響器已使用了6～20年，其危險性在逐年遞增。6/2/202312圖5熱壁加氫反響器6/2/202313加氫裂化裝置常用材料設(shè)備名稱選用材質(zhì)加氫精制、裂化反應(yīng)器（設(shè)計溫度≤450℃/設(shè)計壓力8～20MPa）板2.25Cr-1Mo(SA387Gr22CL2)+6.5mm(Tp309+347)堆焊層或+4mm(TP347)單層淺熔深堆焊鍛2.25Cr-1Mo(SA336F22CL2)+6.5mm(Tp309+347)堆焊層或+4mm(TP347)單層淺熔深堆焊高壓熱交換器（溫度≤260℃)管程：反應(yīng)流出物：管箱（碳鋼、碳鉬鋼＋4～6mmCA;鉻鉬鋼＋3mmCA)管板（碳鋼、碳鉬鋼、鉻鉬鋼＋8mmTP309+347)殼程：循環(huán)氫、原料：殼體（碳鋼、碳鉬鋼、鉻鉬鋼＋3mmCA）高壓熱交換器（溫度＞260℃～450℃)管程：反應(yīng)流出物：管箱（鉻鉬鋼＋3mm1Cr18Ni9Ti復(fù)合板或+6.5mmTp309+347堆焊層或+4mmTP347)管板(鉻鉬鋼＋8mmTP309+347或鉻鉬鋼＋8mmTP410)殼程：循環(huán)氫、原料：殼體（鉻鉬鋼＋4mmCA；或＋3mm1Cr18Ni9Ti復(fù)合板；或+4mmTP347；或+6.5mmTp309+347堆焊層）6/2/202314缺陷種類產(chǎn)生缺陷溫度和現(xiàn)象缺陷存在部位回火脆化長期在350～593℃下使用，不純物在晶界偏析，產(chǎn)生脆化，材料脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)遷移。2.25Cr-1Mo鋼母材、焊縫金屬氫腐蝕裂紋長期在250℃以上溫度使用，介質(zhì)與鋼產(chǎn)生表面和內(nèi)部脫碳2.25Cr-1Mo鋼母材、焊縫金屬氫致裂紋高溫操作后急冷2.25Cr-1Mo鋼母材、焊縫熱影響區(qū)蠕變裂紋＞400℃蠕變區(qū)域反應(yīng)器開口鍛件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散入鋼內(nèi)，停工后冷卻速度快易開裂反應(yīng)器內(nèi)部堆焊層，內(nèi)構(gòu)件連接焊縫，墊片密封槽奧氏體不銹鋼堆焊層的剝離高溫操作后急冷使母材與堆焊層界面分離筒體、封頭堆焊層應(yīng)力集中裂紋由于結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的集中應(yīng)力裙座與封頭連接部位，外構(gòu)件連接部位奧氏體不銹鋼連多硫酸應(yīng)力腐蝕裂紋反應(yīng)器停工后堆焊上的FeS與濕空氣中的氧和水反應(yīng)生成H2SXO6產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件和內(nèi)部堆焊層加氫反響器產(chǎn)生的缺陷及部位6/2/202315材料選擇〔純潔化〕壓力容器專用鋼材的純潔化不僅能改善鋼的制造工藝性，如焊接時抗熱裂、抗冷裂和抗層狀撕裂等工藝性能，更重要的是能顯著改善鋼的耐腐蝕、抗應(yīng)變時效、抗回火脆化等使用性能，從而可延長壓力容器的使用壽命及提高壓力容器的使用平安性。1、專用鋼材珠光體耐熱鋼〔GB150、JB4732〕①、電爐精煉、真空脫氧；②、推薦正火加回火〔N＋T〕。15CrMoR〔1.0Cr-0.5Mo〕、14Cr1MoR〔1.25Cr-0.5Mo〕、12Cr2Mo1R〔2．25Cr-1Mo〕。2、抗氫腐蝕和回火脆化①、NELSON抗氫曲線②、步冷試驗控制材料的回火脆化敏感性〔制造時機械性能破壞性評價〕。TT54＋2.5△TT54≤38℃式中：TT54為原始材料54J轉(zhuǎn)變溫度；△TT54為回火脆化處理后材料54J轉(zhuǎn)變溫度的增量。6/2/202316材料選擇〔純潔化〕3、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)對硫磷含量的要求為：P為0.035以下,S為0.035以下。日本石油學(xué)會對壓力容器專用鋼材的純潔化提出比較明確規(guī)定，如對于高溫和高溫高壓氫環(huán)境下使用碳鋼和低合金鋼Cr-Mo鋼板及鍛件，為了防止在使用過程中逐年老化〔蠕變、蠕變脆化和氫腐蝕〕，要求壓力容器專用鋼材的硫、磷含量取以下值為妥：碳鋼：P為0.015以下,S為0.010以下；0.5Mo鋼:P為0.010以下,S為0.008以下；1.0等中溫用鋼的P為0.010以下,S為0.008以下。〔容規(guī)要求P為0.030以下,S為0.020以下〕J系數(shù)＝〔Si＋Mn〕×〔P＋Sn〕×104≤120；X系數(shù)＝〔10P＋5Sb＋4Sn＋As〕×10-2≤15ppm。濕硫化氫環(huán)境下使用碳鋼和低合金鋼板及鍛件，其磷含量不應(yīng)大于0.005%，硫含量不應(yīng)大于0.010%。6/2/202317圖6臨氫條件用鋼防止脫碳和開裂的操作極限〔API941第6版〕1998年4月6/2/202318圖7臨氫條件用C-0.5Mo和Mn-0.5Mo鋼的使用經(jīng)驗〔API941第6版〕1998年4月6/2/202319圖8典型階梯冷卻線圖6/2/202320制造要求1、凡選用材料在使用中有可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的情況，制造后均應(yīng)進行焊后熱處理。對不同材料推薦如下的焊前預(yù)熱溫度〔亦可根據(jù)焊接工藝評定確定預(yù)熱溫度〕。Cr-0.5Mo、≥150℃；2.25Cr-1Mo≥200℃奧氏體不銹鋼堆焊層≥100℃2、焊接施工中應(yīng)注意問題：⑴、將應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位如開口接管、裙座與封頭連接部的角焊縫改為對接焊縫。⑵、焊縫的邊緣應(yīng)打磨圓滑過渡，并將焊肉高度磨平以減小應(yīng)力集中。⑶、焊后熱處理〔PWHT〕溫度要選擇適當(dāng)，過高強度降低，蠕變斷裂延性增加。⑷、所有角焊縫應(yīng)徹底檢查，以確定無裂紋。反響器制造過程中為提高密封面309和347堆焊層的韌性和抗裂性能，347堆焊層應(yīng)盡量在最終熱處理后再堆焊和加工。3、反響器內(nèi)部構(gòu)件的支座臺，內(nèi)裙聯(lián)接處為防止裂紋可采用三層堆焊，第一層309，第二層308，最外層347。6/2/202321制造要求4、熱交換器采用U型管結(jié)構(gòu)時，管子為以下材料時，在彎制成型后應(yīng)進行熱處理。⑴、C-1/2Mo、CrMo鋼管在彎曲半徑小于5倍管子直徑時彎管局部和相鄰直管300mm處應(yīng)進行退火。⑵、1Cr18Ni9Ti〔SUS321〕鋼管彎制成形后其彎管局部和相鄰直管300mm處要進行固溶化處理，空冷。⑶、熱處理后管子硬度小于以下值碳鋼：＜HRB72或＜126HBC－0.5Mo鋼：＜HRB77或＜140HBCr－Mo鋼：＜HRB85或＜163HB1Cr18Ni9Ti：＜HRB90或＜185HB不銹鋼管的快速固溶化處理，采用U型管固溶化電加熱處理裝置，利用電熱在20～120秒中將鋼管加熱到1050℃保溫10秒后，向管內(nèi)通壓縮空氣，90秒時間內(nèi)將溫度迅速冷卻到300℃，有效避開不銹鋼在450～800℃的敏化區(qū)域，消除內(nèi)應(yīng)力。解決不銹鋼U形管的應(yīng)力腐蝕問題。6/2/202322制造要求5、在400℃以上的高溫條件下，盡量防止采用異種鋼的焊接接頭。鉻鉬鋼之間的焊接應(yīng)采用珠光體焊條，焊后需進行熱處理，一般不推薦用奧氏體焊條焊接及焊后不熱處理。在制造上采取的措施是：根據(jù)操作條件的苛刻程度可以選用雙層襯里堆焊〔309+347〕或單層襯堆焊〔347〕，雙層抗剝離性能要優(yōu)于單層，如選用單層淺熔深堆焊〔PZ法〕為提高其抗剝離性能要適當(dāng)加大堆焊金屬的稀釋率。最近國內(nèi)采用抗剝離性能好的高速度大電流堆焊法。為防止堆焊層焊接熱裂紋和操作中產(chǎn)生σ相，應(yīng)控制堆焊層焊后狀態(tài)鐵素體的含量在3～10%范圍，堆焊層的鐵素體含量可以采用謝菲爾圖〔SCHAEFFLER〕估算或采用鐵素體測量儀直接在堆焊層上測量。一般情況下后者測量值偏高，尤其是單層堆焊。6/2/202323在用檢驗的意義1、隨著我國煉制原油含硫、含氮、酸值的增高加重了對設(shè)備的腐蝕。壓力容器面臨著防止應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、氫損傷等破壞方式的新課題，如加氫裂化、加氫重整、加氫精制容器的氫損傷與回火脆化、催化再生器的露點腐蝕、延遲焦碳塔熱疲勞開裂、濕H2S對低合金高強鋼設(shè)備的應(yīng)力腐蝕、冷換設(shè)備的cl-腐蝕、尿素設(shè)備的晶間腐蝕、化纖設(shè)備的醋酸腐蝕等等。2、石化企業(yè)存在著相當(dāng)數(shù)量的業(yè)已到達(dá)設(shè)計壽命(30年)的超期服役壓力容器。超期服役的Ⅱ、Ⅲ類容器中，平安狀況為3級、4級的容器占50%以上，其平安性與延壽是目前石化企業(yè)一個十分重要的課題。3、石化裝置與單體設(shè)備的大型化必然導(dǎo)致低合金高強鋼的廣泛應(yīng)用，但同時會引起裂紋敏感性增強。目前高強鋼壓力容器占石化企業(yè)全部在用壓力容器的1.97%，其中10%發(fā)現(xiàn)有各種原因造成的裂紋。因此如何提高壓力容器管理和在用檢驗水平是石化企業(yè)目前的一個重要任務(wù)。6/2/202324高溫壓力容器的定期檢驗1、找出危險源〔缺陷、損傷〕①、針對苛刻介質(zhì)和工藝環(huán)境，預(yù)測高溫壓力容器可能的失效模式〔短期加載下的韌性斷裂、長期加載下的蠕變斷裂和蠕變疲勞失效、材料回火脆化以及由于不斷增長的塑性變形引起的變形失效、泄漏、失穩(wěn)等〕。分析主要缺陷種類及其破壞速率：a、體積型缺陷：死缺陷〔埋藏缺陷〕；活缺陷如沖刷、點蝕、腐蝕等〔主要考慮腐蝕與沖刷速率〕；b、平面型缺陷：應(yīng)力腐蝕裂紋、氫致開裂、再熱裂紋、疲勞裂紋〔主要考慮亞臨界擴展速率〕；c、彌散型損傷：白點、蠕變開裂、材質(zhì)劣化、氫腐蝕〔主要考慮材料損傷速率〕。②、根據(jù)高溫壓力容器特點，選用適宜的無損檢測〔RT、UT、MT、PT、ET〕和理化檢驗方法〔化學(xué)成份、金相檢驗、硬度、鐵素體含量檢驗、晶間腐蝕試驗、能譜試驗、光譜試驗、X、J系數(shù)測定、裂紋斷口取樣等等〕。③、探討高溫壓力容器無損檢測結(jié)果的可靠性〔〔一是指不漏掉危險性缺陷的幾率；二是指檢出結(jié)果的真實性?！?、判斷和綜合評價：根據(jù)實際檢測結(jié)果，對高溫壓力容器進行綜合評價：①、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、檢規(guī)、斷裂力學(xué)為主的缺陷評定。②、平安性分析，包括材料損傷的擴展速率和腐蝕性環(huán)境的影響。③、高溫裝置系統(tǒng)的風(fēng)險評估。④、高溫壓力容器使用壽命、檢驗周期判斷及平安定級。6/2/202325

石化系統(tǒng)中高溫壓力容器概況在介質(zhì)和工藝環(huán)境作用下，中高溫壓力容器面臨著防止應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、氫損傷等破壞方式的新課題，如加氫裂化、加氫重整、加氫精制壓力容器的氫損傷與回火脆化、催化再生器的露點腐蝕、延遲焦碳塔熱疲勞開裂等等。因此研究和探討在用高溫壓力容器的缺陷分析和失效預(yù)防方法，是一項具有極其重要意義的工作。石化企業(yè)中典型煉油過程的主要工藝溫度范圍在200～550℃之間，但在催化裂化和焦化的局部工序中，也有到達(dá)700～800℃；典型化肥〔合成氨、尿素〕生產(chǎn)過程的工藝溫度范圍在200～300℃之間；乙烯裂解的主要工藝溫度范圍在700～800℃之間；甲醇合成的主要工藝溫度范圍在240～270℃之間；環(huán)氧乙烷直接氧化法的主要工藝溫度范圍在260℃；苯酚合成的主要工藝溫度范圍在110～200℃之間；合成纖維〔滌綸〕裝置的主要工藝溫度范圍在115～300℃之間；順丁橡膠裝置的主要工藝溫度范圍在230℃左右。6/2/202326高溫壓力容器的主要失效模式⑴高溫?fù)p傷：許多失效事例都與高溫環(huán)境的損傷有關(guān)，在高溫下長期運行所發(fā)生的組織性能變化和損傷形式主要有：珠光體球化、石墨化、蠕變損傷、蠕變脆化等。①、珠光體球化：碳鋼和低合金鋼管件在常溫下主要為鐵素體＋珠光體組織，在高溫下長期使用后珠光體組織中的片狀滲碳體會逐漸形成球狀滲碳體，并緩慢長大，導(dǎo)致材料常溫強度顯著降低，引起管件破裂。②、石墨化：碳鋼管件在500℃高溫下長期使用后，鋼中的碳化物分解，析出球狀石墨，并導(dǎo)致材料發(fā)生不同程度的脆化，引起管件破裂。③、蠕變損傷：碳鋼管件使用溫度超過400℃、低合金鋼管件使用溫度超過500℃時，隨時間的變化會發(fā)生變形，在結(jié)晶晶間生成空隙并開裂，最終導(dǎo)致破裂。④、蠕變脆化：低合金鋼管件使用溫度450℃～650℃時，在應(yīng)力比較集中的焊接熱影響部位粗晶區(qū)域，由于蠕變延性降低引起的開裂。6/2/202327高溫壓力容器的主要失效模式⑵高溫臨氫損傷：煉油二次加工裝置均有直接參加或產(chǎn)出氫氣的高溫(450℃～650℃)高壓(2～20MPa)的臨氫反響過程。氫在高溫高壓或是初生氫狀態(tài)時，可能以原子氫的形式向鋼材滲透，導(dǎo)致鋼材脆化。腐蝕部位發(fā)生于加氫精制、加氫裂化及催化重整裝置中高溫高壓臨氫設(shè)備及管線中，腐蝕形態(tài)為外表脫碳及內(nèi)部脫碳(氫腐蝕)。這些腐蝕發(fā)生在碳鋼、C-0.5Mo鋼及鉻鉬鋼中。其主要失效形式如下：①、氫脆。由于氫殘留在鋼中所表現(xiàn)出的脆性，氫脆現(xiàn)象是可逆的。②、外表脫碳。鋼中的氫在高溫下移到外表，在外表形成CH4，其強度和硬度下降，但一般不形成裂紋。③、內(nèi)部脫碳(氫腐蝕)。高溫高壓下的氫滲入鋼材后，和不穩(wěn)定碳化物形成CH4，在晶界或夾雜物附近形成很高壓力使鋼材產(chǎn)生裂紋和鼓泡，氫腐蝕是不可逆的。6/2/202328高溫壓力容器的主要失效模式⑶高溫介質(zhì)腐蝕①、高溫硫腐蝕：高溫硫腐蝕部位主要為焦化裝置、常減壓裝置、催化裂化裝置的加熱爐、分餾塔底部及相應(yīng)的管線、換熱器等。腐蝕機理為化學(xué)腐蝕，腐蝕形態(tài)為均勻腐蝕。其腐蝕過程分為活性硫及非活性硫兩局部。所謂活性硫化物，就是它們能與金屬直接發(fā)生反響；非活性硫化物那么是不能直接同金屬反響的。②、高溫環(huán)烷酸腐蝕：環(huán)烷酸(RCOOH，R為環(huán)烷基)是石油中一些有機酸的總稱。環(huán)烷酸的腐蝕起始于220℃，隨溫度上升而腐蝕逐漸增加，在270～280℃時腐蝕最大。溫度再提高，腐蝕又下降，可是到350℃附近又急驟增加。400℃以上就沒有腐蝕了。腐蝕部位主要為常壓爐和減壓爐出口、減壓爐和減壓塔進料段、焦化分餾塔等。一般以原油中的酸值來判斷環(huán)烷酸的含量。原油酸值大于0.5mgKOH/g(原油)時即能引起設(shè)備腐蝕。③、高溫硫化氫腐蝕：在富氫的環(huán)境中90%～98%的有機硫?qū)⑥D(zhuǎn)化為硫化氫。在氫的促時下可使H2S加速對鋼材的腐蝕。其腐蝕產(chǎn)物不像在無氫環(huán)境生成物那樣致密、附著牢固，具有一定保護性。在富氫環(huán)境中，原子氫能不斷侵入硫化物垢層中，造成垢的疏松多孔，使金屬原子和H2S介質(zhì)得以互相擴散滲透，因而H2S的腐蝕就不斷進行。腐蝕部位主要存在于加氫精制及加氫裂化裝置高溫(300～420℃)的反響器容器、加熱爐管及工藝管線。腐蝕形態(tài)為H2S對鋼的化學(xué)腐蝕。6/2/202329高溫壓力容器的主要失效模式⑷高溫使用設(shè)備停工時常溫條件下的失效：石化企業(yè)中的中高溫容器存在著各種各樣的腐蝕形態(tài)，開停車時，容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋和氫致裂紋；當(dāng)設(shè)備運行溫度在露點以下時，可能產(chǎn)生各類露點腐蝕開裂。⑴連多硫酸腐蝕連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂是在停工和檢修期間發(fā)生的。產(chǎn)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂、往往與奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕密切相關(guān)。這種腐蝕首先是引起連多硫酸晶間腐蝕，接著引起連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂。所以在形貌上開裂往往是晶間型的。⑵露點腐蝕①、硝酸鹽露點腐蝕：催化裂化裝置摻煉的常渣油、減渣油及焦化蠟油中的高含量N、S，在催化裂化反響中沉積于待生催化劑外表，在催化再生過程中，成為NOX和SOX等酸性氣體且通過設(shè)備隔熱襯里的縫隙進入到設(shè)備金屬器壁內(nèi)壁，當(dāng)煙氣露點溫度高于壁溫時，煙氣中的水蒸汽凝結(jié)成水，在內(nèi)壁與NOX、SOX等形成含有硝酸鹽的酸性水溶液，產(chǎn)生硝酸鹽露點腐蝕。②、硫酸露點腐蝕：以重油或含硫瓦斯為燃料的裝置，常由于煙氣中生成的硫酸在溫度較低處凝聚而引起腐蝕，通常稱為硫酸露點腐蝕。硫酸露點腐蝕一般發(fā)生在制氫、催化裂化等裝置的加熱爐、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器及煙道、煙囪等部位。主要形態(tài)為硫酸露點腐蝕穿孔失效。腐蝕產(chǎn)物主要為硫化亞鐵、硫酸亞鐵、二氧化三鐵、氧化亞鐵約占80%。6/2/202330加氫裂化裝置損傷形態(tài)1、氫損傷：高溫高壓條件下擴散侵入鋼中的氫〔氫原子、新生氫〕與鋼中不穩(wěn)定的碳化物起反響生成甲烷，因此引起鋼材的內(nèi)部脫碳，即Fe3C+2H2→3Fe+CH4，甲烷不能從鋼中逸出，聚集在晶界及其附近的空隙、夾雜物等不連續(xù)處，以此為起點形成甲烷空隙，形成微小裂縫和鼓泡，隨著空隙壓力不斷升高，就有可能導(dǎo)致鋼材的延性和韌性顯著下降，在反響器中引起亞臨界裂紋擴展，甚至引起脆性破壞。逐漸變成較大的縫隙和裂紋。氫的腐蝕是不可逆的。2、堆焊層外表裂紋：不銹鋼堆焊層金屬的外表裂紋表現(xiàn)在外表產(chǎn)生并向母材方向擴展。堆焊層的外表裂紋一般出現(xiàn)在可能存在的三相應(yīng)力的內(nèi)件支撐外表，通常有以下特征：①、裂紋一般出現(xiàn)在熱壁反響器的內(nèi)部支撐凸臺的部位；②、裂紋以環(huán)向裂紋和龜裂為主；③、鐵素體含量偏高或偏低的部位容易出現(xiàn)裂紋；④、裂紋從熱壁加氫反響器堆焊層的外表向內(nèi)部擴展。擴展較為嚴(yán)重外表裂紋會穿透347堆焊層，大局部中止在347與309堆焊層的界面上，也有極少數(shù)裂紋會穿透309過渡層。6/2/202331照片1堆焊層裂紋宏觀形貌3×照片2堆焊層裂紋微觀形貌200×3、連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂在臨氫設(shè)備中，由連多硫酸〔H2SXO6，X＝3～6〕引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂更具危險性。在高溫硫化氫和氫介質(zhì)環(huán)境下生成的硫化鐵在反響器停止運轉(zhuǎn)或檢修時，與出現(xiàn)的水分和空氣中的氧發(fā)生反響生成了連多硫酸，一定的拉伸應(yīng)力就可能引起奧氏體不銹鋼開裂。加氫裂化裝置損傷形態(tài)6/2/202332照片3人孔頂蓋密封槽底裂紋形貌60×照片4人孔頂蓋密封槽底裂紋微觀形貌200×4、鉻鉬鋼的回火脆化Cr－Mo鋼長時間地保持在325～575℃或在該溫度范圍緩慢地冷卻時，出現(xiàn)的材料損壞、性能劣化的現(xiàn)象，通常稱之為高溫回火脆化。它產(chǎn)生的主要原因是由于鋼中的微量不純元素在原奧氏體晶界偏析，使晶界凝集力下降。其特征是沿晶破壞形態(tài)、沖擊韌性的降低和脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)遷移。除化學(xué)成分影響外，熱處理工藝、加工工藝、強度大小、塑性變形、碳化物形態(tài)、使用時的操作溫度等許多因素也都會影響到材料的回火脆性?；鼗鸫嗷强赡娴模瑢⒋嗷牟牧霞訜岬?00℃以上急冷，鋼材可以恢復(fù)原來的韌性；但一旦產(chǎn)生裂紋那么是不可逆的。加氫裂化裝置損傷形態(tài)6/2/2023335、堆焊層剝離剝離現(xiàn)象產(chǎn)生屬于氫脆的范圍，堆焊層和母材之間的界面在正常操作過程中積累了比二側(cè)多得多的氫，停工冷卻時來不及逸出被凍在界面上。且冷卻后的反響器氫不斷往界面處濃縮，產(chǎn)生很大的垂直應(yīng)力，有人測試過大約有14kg/mm2的垂直應(yīng)力。加上兩者金屬的熱膨脹系數(shù)之差，在冷卻時內(nèi)壁比外壁降溫快，產(chǎn)生大的切向應(yīng)力。由于材料氫脆現(xiàn)象等因素的疊加，在比較薄弱的部位產(chǎn)生剝離。不銹鋼堆焊層的剝離裂紋具有以下特征①、剝離裂紋出現(xiàn)在不銹鋼堆焊層與母材熔合面的堆焊層一側(cè)，沿著生長在熔合面上粗大奧氏體晶粒的晶界形成和開展，其性質(zhì)屬氫脆斷口。②、兩條焊道的搭接部位為剝離裂紋最容易出現(xiàn)的部位，剝離裂紋大多為片狀，且根本平行于堆焊層的熔合面。③、堆焊層剝離裂紋的產(chǎn)生與熱壁加氫反響器的制造和使用過程息息相關(guān)，制造中影響堆焊層剝離的因素包括堆焊材料，焊接工藝，熱處理等，使用中影響因素主要為操作工況。加氫裂化裝置損傷形態(tài)6/2/202334壓力容器無損檢測技術(shù)進展1、檢測能力、檢測精度、檢測范圍的拓寬和開展：其主要目的就是消除無損檢測的檢測死角，提高檢測的有效性。①、臨氫環(huán)境下氫致裂紋、堆焊層下再熱裂紋、氫致剝離等缺陷超聲波檢測；②、壓力容器焊縫和部件高溫檢測、高溫探頭的研制和高溫耦合劑的研制；③、多層熱套和多層包扎壓力容器超聲檢測；④、壓力容器接管角焊縫的超聲檢測；⑤、實時成象技術(shù)；⑥紅外檢測技術(shù)；⑦渦流檢測技術(shù)；⑧、粗晶材料檢測技術(shù)。2、無損檢測可靠性的試驗研究和評價對檢測結(jié)果如何評價，可信度如何，產(chǎn)生第一判斷錯誤和第二判斷錯誤的幾率，以根據(jù)壓力容器的重要程度來確定適宜的風(fēng)險系數(shù)。3、對缺陷三維方向尺寸的測定，尤其是缺陷自身高度的測定直接涉及到缺陷斷裂力學(xué)計算和缺陷平安評定結(jié)果的可信度，因些更應(yīng)予以高度重視。①、TOFD技術(shù)；②、聚焦、窄脈沖探頭研制；③、各種超聲檢測方法的試驗研究。、4、利用信號分析和處理從聲信號中獲取更多的缺陷信息：目前用于無損檢測信號分析處理的參數(shù)已不僅是時域和頻域信號，而且包括幅域、相域和倒頻域信號等，對缺陷的評價參數(shù)種類愈透徹，判斷就愈準(zhǔn)確，因此今后必然要對這方面難予更大的注意。①、聲發(fā)射技術(shù)；②、導(dǎo)波技術(shù)；③聲全息技術(shù)等。6/2/202335平安評估與壽命預(yù)測技術(shù)進展七十年代，合肥通用所、北京鋼鐵研究總院、浙江大學(xué)等單位率先將斷裂力學(xué)用于在用壓力容器的缺陷評估與壽命預(yù)測，進行了大量的試驗研究和國外標(biāo)準(zhǔn)的消化。并編制了我國第一部壓力容器缺陷評定標(biāo)準(zhǔn)CVDA-1984，該標(biāo)準(zhǔn)與國外同期的缺陷評定標(biāo)準(zhǔn)〔如日本W(wǎng)ES-2805、英國BS-PD6493、國際焊接學(xué)會IIW-X-749-74等〕一樣都是建立在以D-M模型和寬板試驗為根底的COD設(shè)計曲線根底之上，只是在應(yīng)變水平接近材料屈服應(yīng)變值時，CVDA的設(shè)計曲線更加平安。CVDA主要針對非高應(yīng)變區(qū)的裂紋狀缺陷，對體積型缺陷如氣孔、夾渣以及接管高應(yīng)變區(qū)缺陷的評估顯得過于保守?！捌呶濞暪リP(guān)期間，勞動部鍋檢中心與合肥通用所共同對含凹坑、氣孔、夾渣等體積型缺陷的壓力容器平安性進行了重點研究?！鞍宋濞暪リP(guān)期間，勞動部鍋檢中心、合肥通用所、華東理工大學(xué)、北京航天大學(xué)、清華大學(xué)等單位在J積分失效評定曲線和通用失效評定曲線為根底的斷裂評定方法研究方面、體積型缺陷極限載荷與安定性分析評估技術(shù)研究方面、接管高應(yīng)變區(qū)缺陷平安評估方法及綜合平安狀況等級評定研究等方面取得重大突破。制定新國標(biāo)。為管檢規(guī)及容檢規(guī)奠定技術(shù)根底。GB/T19624-04?在用含缺陷壓力容器平安評定?對體積性缺陷評定采用了極限載荷與平安性分析為根底的研究成果，對平面缺陷斷裂評定采用三級技術(shù)路線。1級評定也稱初級評定或篩選評定。2級評定又稱常規(guī)評定。3級評定又稱高級評定，采用EPRI工程優(yōu)化方法，直接采用J積分為撕裂參量，可以實現(xiàn)從起裂，至有限量撕裂，直至撕裂失穩(wěn)的全過程斷裂分析。三級評定中評定級別越低，那么越保守。但是由于“八五〞攻關(guān)課題沒有開展對壓力容器材料損傷、高溫和介質(zhì)腐蝕環(huán)境影響的研究，因此大大限制了解決實際問題的能力。6/2/202336平安評估與壽命預(yù)測技術(shù)進展4、“九五〞開展?在用重要壓力容器壽命預(yù)測技術(shù)研究?課題，重點考慮介質(zhì)腐蝕和工藝環(huán)境對壓力容器平安性的影響。⑴在用壓力容器抗應(yīng)力腐蝕開裂技術(shù)研究；⑵在用壓力容器在典型介質(zhì)中腐蝕疲勞剩余壽命評估技術(shù)研究；⑶典型臨氫裝置的氫損傷評定與壽命預(yù)測技術(shù)；⑷應(yīng)變疲勞剩余壽命技術(shù)研究；⑸實用延壽技術(shù)研究，將外表技術(shù)用于壓力容器的延壽領(lǐng)域，利用外表改性、外表涂、鍍、覆技術(shù)隔離或減緩介質(zhì)環(huán)境對壓力容器的作用。1998～2000年，合肥通用機械研究所、鍋檢中心、華東理工大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)等單位應(yīng)用專題組的研究成果，對二十余家大型企業(yè)的近千臺帶缺陷壓力容器進行了平安評估，尤其是對四十余臺高溫高壓臨氫環(huán)境下壓力容器，百余臺濕H2S環(huán)境及無水液氨環(huán)境下壓力容器，二十余臺硝酸鹽環(huán)境下催化再生器等重要容器的平安評估與綜合延壽技術(shù)應(yīng)用取得了重大進展。目前平安評估與壽命預(yù)測技術(shù)進展已不單純是缺陷平安評價的概念，和過去處理問題的性質(zhì)不同，是目前在用鍋爐、壓力容器和壓力管道在用檢驗的根底，承壓設(shè)備檢驗周期和平安狀況等級評定等內(nèi)容已經(jīng)深深地溶合在一起?！补軝z規(guī)，容檢規(guī)〕6/2/202337檢驗方案⑴設(shè)備的根本參數(shù)：主要包括設(shè)計壓力、使用壓力、設(shè)計溫度、使用溫度、容器結(jié)構(gòu)規(guī)格、材質(zhì)、使用介質(zhì)、容器類別、保溫層。⑵檢驗依據(jù)：①、壓力容器標(biāo)準(zhǔn)體系②、有關(guān)的壓力容器平安法規(guī)⑶檢驗準(zhǔn)備：⑷檢驗質(zhì)保體系：①、質(zhì)保體系人員情況：②、質(zhì)保體系有效運轉(zhuǎn)。⑸原始資料審查：設(shè)計文件圖紙、材料質(zhì)保書、制造質(zhì)保書、安裝質(zhì)保書、使用工況、實際工藝參數(shù)、歷次檢驗報告、修理改造記錄和歷次事故處理報告。⑹宏觀檢驗：6/2/202338檢驗方案⑺超聲測厚(高溫定點測厚)⑻無損檢測：目前壓力容器行業(yè)強制性使用JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)，包括五大常規(guī)檢測方法。目前正在修訂，擬包括鍋爐、壓力容器和壓力管道局部。⑼材料檢驗:化學(xué)成份、金相檢驗、硬度、鐵素體含量檢驗、晶間腐蝕試驗、能譜試驗、光譜試驗、X、J系數(shù)測定、裂紋斷口取樣等。⑽強度校核：GB150、JB4732標(biāo)準(zhǔn)等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。⑾缺陷評定⑿缺陷處理⒀水壓試驗：耐壓試驗是利用水或其他的加壓介質(zhì)，采用比設(shè)計壓力高的試驗壓力對壓力容器的焊縫、接管和母材進行一次綜合性評價，以驗證其整體強度是否滿足設(shè)計要求〔對2.25Cr-1Mo和3Cr－1Mo材料制容器要特別慎重〕。⒁氣密性試驗⒂平安附件檢驗〔檢驗單位校驗或是用戶自行處理〕。⒃平安狀況等級和檢驗周期確實定〔容檢規(guī)〕6/2/202339不銹鋼堆焊層外表裂紋的檢驗1、對于不銹鋼堆焊金屬外表裂紋的檢驗，主要采用目視和滲透檢測。首先應(yīng)找出返修部位，并對返修部位和其它典型部位進行鐵素體含量分析。(3％～10%.)2、對于鐵素體含量較高和返修部位應(yīng)作為滲透檢測的重點(滲透檢測最好使用核級滲透劑)。首先要去掉堆焊層外表的硬垢，然后做PT，有時一般的著色檢查無法發(fā)現(xiàn)，只有用熒光檢查才比較有效。3、如果裂紋較小，那么用一般的PT檢查方法檢不出來，除非等到下個檢驗周期裂紋擴展了才能發(fā)現(xiàn)。因此在反響器投用前仔細(xì)檢查有無制造遺留缺陷，在以后歷次檢查應(yīng)以宏觀目測檢查和PT檢查為主，發(fā)現(xiàn)裂紋之后應(yīng)輕輕打磨去除，不要用硬砂輪打磨，以防止產(chǎn)生新的裂紋。4、如有必要可利用金相檢驗檢出滲透檢測無法發(fā)現(xiàn)的微裂紋。對于較深的裂紋可采用超聲方法確定裂紋的深度(擴展到界面的裂紋應(yīng)重點予以核查)并進行平安分析。5、由于焊接返修工藝比較難控制，一般不進行返修。6/2/202340不銹鋼堆焊層剝離裂紋的檢驗1、堆焊層檢驗國內(nèi)已有成熟的經(jīng)驗，堆焊層下可能進入母材的裂紋探傷技術(shù)也在不斷的改進，2mm深的裂紋可以較準(zhǔn)確地探出。剝離裂紋的檢驗主要采用超聲波方法，一般從筒體外壁采用單晶直探頭，也可以從堆焊層一側(cè)采用雙晶直探頭來檢測。但需要精確定位定量時，應(yīng)從堆焊層一側(cè)采用雙晶直探頭來測定。2、對于剝離缺陷通常應(yīng)記錄缺陷面積〔長×寬〕和缺陷的準(zhǔn)確位置，以便在使用時進行監(jiān)控和與以后的開罐檢驗結(jié)果進行比照。3、檢測堆焊層和基板的未結(jié)合，采用JB4730標(biāo)準(zhǔn)的T3型試塊。4、檢測應(yīng)從基板或堆焊層一側(cè)進行。如對檢測結(jié)果有疑心時，也可從另一側(cè)進行補充檢測。采用雙晶直探頭檢測時應(yīng)在工件外表按90°方向進行兩次掃查。6/2/202341熱壁加氫反響器主焊縫的檢驗⑶1、對于主焊縫來說，由于筒體母材和焊縫的回火脆化，造成韌性降低，一些較小的缺陷就有可能得到較快的擴展而引起反響器失效，而熱壁加氫反響器的強度主要是由筒體母材和主焊縫來保證的。因此對反響器主焊縫的檢測要求相應(yīng)就比較高。2、對于主焊縫的檢驗主要從外壁進行。通常首先應(yīng)對焊縫進行100%的磁探，再對超聲掃查區(qū)域進行100%直探頭掃查，然后利用K1、K1.5探頭進行兩次重復(fù)掃查，必要時還應(yīng)采用手工串列掃查，以檢出垂直外表的缺陷?，F(xiàn)場實際檢測時應(yīng)適當(dāng)提高檢測靈敏度以保證不放過較小的缺陷。3、由于鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反響器的壁厚比較大一般在200mm左右，一般的超聲波檢測試塊已不能滿足要求，因此需采用JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)的CSK-ⅣA〔ASME、JIS的RB-4〕試塊。6/2/202342堆焊層開裂和皮下裂紋的檢驗⑷1、在降低氫濃度的根底上，將檢驗重點放在堆焊層缺陷的檢驗方面，以防止較小的缺陷在氫脆的環(huán)境下快速擴展。2、通常利用超聲檢測來到達(dá)該要求，利用縱波斜探頭由外壁檢測堆焊層皮下裂紋，利用雙斜探頭由內(nèi)壁進行補充檢驗，同時利用雙晶直探頭由內(nèi)壁檢測堆焊層內(nèi)缺陷，以消除氫脆開裂和皮下裂紋的危險性。6/2/202343堆焊層開裂和皮下裂紋的檢驗3、從堆焊層側(cè)進行檢測，用于堆焊層缺陷檢測的試塊采用JB4730標(biāo)準(zhǔn)的T1型試塊，基板厚度T可以適量減小，但至少應(yīng)為堆焊層厚度的兩倍，T1型試塊如下圖。4、從基板側(cè)進行檢測，用于堆焊層缺陷檢測的試塊采用T2型試塊，試塊基板厚度T與被檢基板的厚度差不得超過10%。T2型試塊如下圖。6/2/202344硫化物應(yīng)力腐蝕開裂檢驗

TP321不銹鋼焊管σ相脆化檢驗⑸1、奧氏體不銹鋼硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的檢驗一般說可采用熒光著色檢測和渦流檢測。對于滲透檢測很難發(fā)現(xiàn)的一些微細(xì)裂紋，也可以利用金相檢驗來發(fā)現(xiàn)和評價。2、TP321材料的焊接直縫管，規(guī)格8～16英寸，厚度26～40mm。由于現(xiàn)場焊接環(huán)縫需要做900℃穩(wěn)定化處理，采用局部保溫加熱的方法。在臨近環(huán)縫的管子原來的直縫焊接區(qū)上有一個500～850℃的溫度梯度，正好落在347焊縫材料的σ相生成敏感區(qū)。σ相是由焊縫中的δ相鐵素體轉(zhuǎn)化來的。從取樣的試件中發(fā)現(xiàn)。溫度在300～800℃范圍的焊接金屬韌性下降顯著，但長期處于臨氫條件下，有可能在管子吸氫量較大的內(nèi)壁產(chǎn)生σ相脆化。而一旦冷卻速度過快〔一般大于反響器的冷卻速度〕，在應(yīng)力集中處產(chǎn)生氫致裂紋或腐蝕。一般說可采用熒光著色檢測和渦流檢測。對于滲透檢測很難發(fā)現(xiàn)的一些微細(xì)裂紋，也可以利用金相檢驗來發(fā)現(xiàn)和評價。6/2/202345加氫反響器鑄造不銹鋼脆化檢驗⑹1、長期服役在316℃到594℃的奧氏體不銹鋼鑄件，會引起脆化，其特征是硬度增加，在等于或低于使用溫度時延伸率和韌性下降。夏比V型缺口沖擊韌性值會顯著降低。2、鑄態(tài)的不銹鋼閥門采用1Cr18Ni9材料〔奧氏體組織＋20％左右的鐵素體〕，屬于亞穩(wěn)態(tài)奧氏體不銹鋼。當(dāng)使用中有氫擴散到鋼中至晶格膨脹，帶來很大的附加應(yīng)力，且氫有上坡擴散規(guī)律，導(dǎo)致局部奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。使材料的磁性量增加，當(dāng)馬氏體相變量到某一臨界值時，便產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。3、對已經(jīng)鐵磁量增加的材料，可以通過熱處理的方法恢復(fù)。4、應(yīng)以宏觀目測檢查為主，輔以局部PT檢查。發(fā)現(xiàn)裂紋之后應(yīng)輕輕打磨去除，不要用硬砂輪打磨，以防止產(chǎn)生新的裂紋。如有必要可利用金相檢驗檢出滲透檢測無法發(fā)現(xiàn)的微裂紋。發(fā)現(xiàn)的外表裂紋一般應(yīng)打磨消除，對于較深的裂紋可采用超聲方法確定裂紋的深度并進行平安性分析。6/2/202346梯形槽法蘭槽底園角處裂紋檢驗⑺1、早期反響器破壞事例中不少涉及主法蘭梯形槽法蘭裂紋，裂紋均發(fā)生在梯形槽底園角處，嚴(yán)重的可以深入母材。分析原因可以歸納為堆焊層σ相脆化和不銹鋼母材的氫脆聯(lián)合作用，在槽底應(yīng)力集中的地方開裂。加大槽底園角之后解決了這個問題，但是長期運行的反響器仍有開裂的危險。除反響器以外，其它設(shè)備及工藝管線大量采用這種剛性密封的梯形墊。2、不少公司采用纏繞式的平墊用于CL1500和CL2500等級的法蘭取得了很好的效果。3、停工檢修對密封面進行PT檢查和法蘭側(cè)面用UT檢查裂紋。在條件許可時用膨脹石墨纏繞墊片取代現(xiàn)有的梯形墊密封結(jié)構(gòu)。一旦出現(xiàn)密封面裂紋應(yīng)立即處理，輕微的裂紋可以用砂紙去除，嚴(yán)重的、不可修復(fù)的應(yīng)在法蘭槽上堆焊金屬再進行加工6/2/202347熱壁加氫反響器平安分析1、不銹鋼堆焊層外表裂紋的擴展模式及平安分析裂紋從熱壁加氫反響器堆焊層的外表向內(nèi)部擴展，擴展較為嚴(yán)重的外表裂紋會穿透347堆焊層，大局部中止在347與309堆焊層的界面上。比較淺的外表裂紋打磨消除，深的外表裂紋測定深度。對于接近穿透309堆焊層的外表裂紋應(yīng)監(jiān)控。對接近母材的裂紋擴展模式進行分析研究。提高反響器的最低升壓溫度，和采用合理的開、停工程序。2、不銹鋼堆焊層剝離裂紋的平安分析①、不銹鋼堆焊層剝離是使用中內(nèi)壁不銹鋼堆焊層產(chǎn)生的主要缺陷。國內(nèi)、外對剝離現(xiàn)象進行了研究，確認(rèn)剝離使裂紋不會向母材擴展，而是平行于二者的外表。由于堆焊層僅僅解決設(shè)備的腐蝕而不承受材料的強度，因而不會對反響器強度構(gòu)成威脅。②、剝離性能和擴展速率進行研究。6/2/202348熱壁加氫反響器平安分析3、熱壁加氫反響器回火脆化的平安分析熱壁加氫反響器制造時就應(yīng)減少雜質(zhì)元素，降低X、J系數(shù)。應(yīng)測定制造時的VTr40＋2.5△VTr40數(shù)值，使其≤38℃〔100°F〕。使用中應(yīng)進行掛片，定期檢驗其回火脆化程度。沒有掛片的可與相同或類似的產(chǎn)品比較。4、氫脆開裂的平安分析研究資料報導(dǎo)，拉伸強度為550－650Mpa的材料，臨氫環(huán)境中的斷裂韌性KISCC≥100。當(dāng)2．25Cr－1Mo鋼產(chǎn)生回火脆化之后，抵御氫致開裂的能力將會明顯降低，在應(yīng)力高度集中的部位，開、停工時容易產(chǎn)生氫致開裂。使用中應(yīng)進行掛片，定期檢驗其回火脆化程度。沒有掛片的可與相同或類似的產(chǎn)品比較。6/2/202349檢驗實例⑴福建煉油化工R-4001加氫精制反響器1、主要技術(shù)參數(shù):容器規(guī)格：φ2600×〔110+5〕×19716；容器類別：三類；設(shè)計壓力：8.63Mpa設(shè)計溫度：435℃操作壓力：7.55MPa；操作溫度：409℃；投用日期：1993年9月；主體材質(zhì)：2.25Cr-1Mo+309L+347L介質(zhì)：催化柴油、焦化柴油、H2、H2S(1.2%)；公稱壁厚：封頭90mm；筒體104mm；堆焊層厚度7～8mm；本次檢驗為首次開罐檢驗。2、檢驗內(nèi)容：⑴、檢驗前準(zhǔn)備工作；⑵、宏觀檢驗；⑶、壁厚測定；⑷、磁粉檢測；⑸、滲透檢測；①、上、下封頭及人孔內(nèi)壁堆焊層外表進行20%的抽查；②、筒體內(nèi)壁凸臺部位100%檢測③、人孔法蘭密封面及金屬密封墊100%；④、接管法蘭密封面100%。⑹、超聲檢測：①對接焊縫100%超聲檢測,用直探頭、K1和K1.5斜探頭進行多方向掃查。②凸臺超聲檢測，用直探頭確定凸臺的位置。用直探頭、K1、K1.5斜探頭進行多方向掃查。重點是檢查凸臺拐角部位。③堆焊層內(nèi)和界面超聲檢測，從反響器外壁檢測時應(yīng)采用直探頭、窄脈沖探頭，如有必要應(yīng)從反響器內(nèi)壁采用雙晶探頭進行驗證。④堆焊層層下缺陷的超聲檢測，從反響器外壁檢測時應(yīng)采用K1斜探頭和K1縱波斜探頭進行檢測。⑤人孔主螺栓的超聲檢測。⑺、材料檢驗：硬度測定、堆焊層鐵素體含量測定、X、J系數(shù)分析測定、金相組織分析。6/2/202350檢驗實例⑵大連WEPEC重油加氫高壓別離器〔1-V-01〕檢驗⑴主要技術(shù)參數(shù)：該壓力容器系1988年由日本引進的舊設(shè)備，1974年由日本制造，在國外已運行〔包括停用〕計16年。容器規(guī)格：φ3084×〔186+3．5〕/〔111+3．5〕×13292mm；主體材質(zhì)：SA387-Dn+TP347L〔堆焊層〕；設(shè)計壓力：16．47Mpa；設(shè)計溫度：427℃；操作壓力：13．62MPa；操作溫度：380℃；介質(zhì)：重油、H2、H2S(1.2%)；公稱壁厚：封頭90mm；筒體104mm；堆焊層厚度約為7～8mm。⑵歷次檢驗情況1989年吉林化學(xué)工業(yè)公司檢驗，1989年中石化總公司北京院重新設(shè)計。1993年大連鍋檢所進行平安性能檢驗：1994年大連在用壓力容器技術(shù)鑒定委員會將平安狀況等級定為3級，檢驗周期兩年。1996年中國石化工程公司設(shè)備質(zhì)量檢測中心進行檢驗。1998年4月?lián)犴樖O(shè)備所進行檢驗。⑶無損探傷檢測結(jié)果：除下封頭與筒體連接焊縫被裙座遮擋無法檢測外，容器對接焊縫外外表和內(nèi)部均未發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷和按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要記錄的缺陷。也未發(fā)現(xiàn)堆焊層層下裂紋和剝離超標(biāo)缺陷。殼體實測壁厚均大于圖紙名義厚度，內(nèi)壁堆焊層厚度3.8～6.8mm，總體質(zhì)量較好，能有效地保護基材不受高溫H2S的腐蝕和減弱高溫氫向2.25Cr-1Mo鋼的滲透，在上封頭與筒體連接部位存在局部均勻腐蝕、點蝕孔和7處外表裂紋等嚴(yán)重缺陷〔深度不超過3mm〕，對基材的承載強度尚未構(gòu)成損傷。6/2/202351檢驗實例⑵⑷容器主體基材為2.25Cr-1Mo鋼，板材和鍛件的化學(xué)成份分別符合ASME的SA387DN和SA336F22標(biāo)準(zhǔn)要求?；膶雍缚p化學(xué)成份與母材根本一致。母材〔板和鍛件〕的硬度，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，焊縫金屬及其熱影響區(qū)的硬度〔在200～249HB〕多數(shù)測試點偏高。這對抗回火脆化性能不利。母材和焊縫的顯微組織，均為回火脆化敏感性較低的貝氏體組織。按化學(xué)成份和微量元素含量判定回火脆化敏感性系數(shù)J、X符合要求，但與九十年代的設(shè)計要求相比，有較大差距〔見表〕。在經(jīng)歷近20年運行以后，無論母材或焊縫金屬的回火脆化量，目前尚無法定量檢測。因此在今后使用過程中，應(yīng)對焊縫金屬及基材材質(zhì)的回火脆性問題予以重視。

內(nèi)壁堆焊層為SUS43〔TP347〕不銹鋼，化學(xué)成份符合標(biāo)準(zhǔn)要求，堆焊層的δ—鐵素體含量，絕大多數(shù)在2～4%。⑸96年發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁堆焊層裂紋以來，已有近三年時間，此次檢驗未發(fā)現(xiàn)有明顯的變化，據(jù)以上分析，該1-V-01熱高壓別離器可以繼續(xù)使用。允許操作參數(shù)為：操作壓力：13.62MPa；操作溫度：380℃；工作介質(zhì)：生成油、H2、H2S平安狀況等級為3級。下次檢驗日期：2002年9月回火脆化系數(shù)板材鍛件焊縫七十年代九十年代J（%）112～158117～186153～168≤200≤100X（ppm）14～1917～2217～20≤25≤156/2/202352檢驗實例⑶大連WEPEC催化重整反響器〔R204〕檢驗：⑴主要技術(shù)參數(shù)：該壓力容器系1988年由日本引進的舊設(shè)備，1974年由日本制造，在國外已運行〔包括停用〕計16年。容器規(guī)格：Sφ3232×30.2mm；容器類別：三類；主體材質(zhì)：SA204A；設(shè)計壓力：2．2Mpa；設(shè)計壁溫：350℃；操作壓力：2．0MPa；介質(zhì)溫度：530℃；隔熱層：150mm；介質(zhì)：油汽、H2。。⑵檢驗結(jié)論球殼0.5Mo鋼，包括對接焊縫和接管母材〔SA387C〕的材質(zhì)，出現(xiàn)局部劣化。鋼顯微組織珠光體內(nèi)碳化物球化并有碳化物在晶界聚集，有的部位珠光體形態(tài)根本已消失，有的部位滲碳體分解出現(xiàn)了石墨化傾向。在R-204球殼上，查出球殼對接焊縫C4和B1的焊縫區(qū)，發(fā)現(xiàn)滲碳體分解有石墨化傾向的材質(zhì)劣化現(xiàn)象。由于缺乏材料劣化后性能數(shù)據(jù)，因此在焊縫中查出的超標(biāo)缺陷已失去進一步斷裂力學(xué)分析評定的材質(zhì)根底。此外，據(jù)美國石油學(xué)會提供的經(jīng)驗，這四臺反響器的操作溫度和壓力正處于Nelson曲線的事故多發(fā)區(qū)范圍，因此高溫氫腐蝕對0.5Mo鋼的內(nèi)部損傷必須引起重視，在對球殼板的抽查中，超聲波檢測發(fā)現(xiàn)了鋼板內(nèi)部的許多缺陷反射波，是鋼板內(nèi)的冶金缺陷還是伴有氫腐蝕損傷的冶金缺陷，目前從技術(shù)上還難以分辨。根據(jù)以上沉著器外部檢驗后的初步評定結(jié)論，平安狀況等級暫定為4級，待2001年對內(nèi)壁檢驗結(jié)果出來后，再正式評定平安狀況等級。6/2/202353檢驗實例⑷齊魯石化公司R-1360熱壁加氫反響器的檢驗⑴主要技術(shù)參數(shù)容器規(guī)格：φ4000×〔251+7.5〕×28300；容器類別：三類；主體材質(zhì)：封頭鍛件3Cr-1Mo-1/4V-Ti-B+309L+347L；〔SA336-F3VW〕〔137+7.5〕；筒體鋼板3Cr-1Mo-1/4V-Ti-B+309L+347L；〔SA542C.CL.4aw〕〔251+7.5〕設(shè)計壓力：18.94Mpa；設(shè)計溫度：454℃；操作壓力：18.0MPa；操作溫度：445℃；投用日期：1993年9月；介質(zhì)：催化柴油、焦化柴油、H2、H2S(1.2%)；保溫層：微孔硅酸鈣，厚度為180mm；本次檢驗為首次開罐檢驗。⑵變化情況①、使用溫度高出50℃；⑵、增加V元素焊接性能降低；③、筒體鋼板〔SA542C.CL.4aw〕和封頭鍛件〔SA336-F3VW〕的化學(xué)成分不一致〔P、S含量〕。6/2/202354檢驗實例⑸中石化金陵分公司聯(lián)合柴油加氫反響器〔R101〕于99年9月出廠，2000年7月28日投入使用。主要技術(shù)參數(shù)：容器類別：三類；設(shè)計壓力：6.4MPa；最高工作壓力：6.0MPa；設(shè)計溫度：435℃；最高工作溫度：420℃；耐壓試驗壓力：8.3MPa〔臥〕；工作介質(zhì)：柴油、H2S、H2等；材質(zhì)：SA387MGr11CL2／UB309L＋UB347L堆焊；規(guī)格：Ф3600×〔104〔70〕＋6.5〕×27448；制造單位：南京大化機。2004年6月進行首次內(nèi)外部檢驗，在反響器外壁H6環(huán)縫MT發(fā)現(xiàn)裂紋15處〔單個裂紋長度2～570mm〕，處在焊縫上下熔合線區(qū)域，打磨最深2.5mm，并圓滑過渡；H6環(huán)焊縫與其它環(huán)焊縫相比較熱影響區(qū)〔HAZ〕較寬、粗晶區(qū)晶粒度大1～2級。裂紋產(chǎn)生于熱影響區(qū)的粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)交接處，走向大體平行焊道，微觀曲折，斷續(xù)交替，邊緣光滑，穿、沿晶并存。H6環(huán)縫為合攏縫，是采用遠(yuǎn)紅外板局部加熱進行中間消應(yīng)力熱處理的。此外在H4環(huán)縫UT發(fā)現(xiàn)內(nèi)部埋藏超標(biāo)缺陷1處。處理情況：主體材料和焊接材料符合要求，裂紋是制造工藝控制不嚴(yán)等因素產(chǎn)生的，平安狀況等級定為3級，下次全面檢驗周期定3年。運行一年后進行高溫在線磁粉檢測。6/2/202355檢驗實例⑹換熱器是石化行業(yè)使用十分廣泛的熱量交換設(shè)備，一般地說重量在石化裝置中約占設(shè)備總重量的30%。管殼式換熱器在換熱設(shè)備中約占70%，其余30%主要為各類高效緊湊式換熱器、新型熱管熱泵和蓄熱器。福建煉化加氫裝置E-4003／1反響物與混氫原料油換熱器主要技術(shù)參數(shù)：容器規(guī)格:φ1000×56×8197；設(shè)計壓力：管程9．3MPa；殼程10．3MPa；設(shè)計溫度：管程430℃；殼程400℃；操作壓力：管程7.26MPa；殼程8.44MPa；操作溫度：管程252℃；殼程190℃；公稱壁厚：封頭60mm；筒體56mm；材質(zhì)：管程2.25Cr-1Mo+00Cr25Ni13+00Cr20Ni10Nb；殼程：SA387GR22CL2；設(shè)計單位：北京設(shè)計院；制造單位：金重；93年9月投用；介質(zhì)：殼程：混氫原料油；管程：反響物。檢驗：磁粉檢測發(fā)現(xiàn)馬鞍式支座墊板因制造時沒有留出氣孔，板與母材有大片撕裂，經(jīng)打磨深3．8mm。滲透檢測發(fā)現(xiàn)管箱內(nèi)壁不銹鋼隔板有網(wǎng)狀裂紋。X、J系數(shù)分析測定數(shù)值合格。對檢查出的裂紋部位進行金相組織分析。根據(jù)檢驗結(jié)果，對換熱器進行綜合分析、評定，確定該設(shè)備平安狀況等級為3級，下次檢驗周期為3年。6/2/202356檢驗實例⑺福建煉化公司加氫重整裝置進料/產(chǎn)物立式換熱器，主要技術(shù)參數(shù)：進口溫度540℃/485℃，出口溫度200℃左右，材質(zhì)SA387GR22CL2，最高壓力為1.57/2.06MPa，壁厚為16mm。介質(zhì)為油氣、H2、汽油。91年撫順機械廠制造。93年投用。2004年在使用中發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。2005年2月開罐滲透檢測發(fā)現(xiàn)換熱器下管板有十幾處管束部位的母材開裂，下管板厚度為63mm，材質(zhì)為15CrMo，根據(jù)操作工藝該處溫度200℃左右。經(jīng)殼體處加水測試，有好幾處管子與管子相聯(lián)部位母材已裂穿，無法再使用，定購新設(shè)備需用11個月。現(xiàn)場處理