加氢裂化反应器检验与安全评定.pdf
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1、加氢裂化反应器检验与安全评定 摘 要:加氢裂化反应器长期在高温、高压、临氢条件下运行,堆焊层与基体母材之间 发生局部剥离,堆焊层表面产生裂纹,这些缺陷很难彻底消除,通过对检验结果的分析,提 出相应的处理方法,对无法消除的重大缺陷进行安全评定,得出可以安全使用的结论。 关键词:反应器 检验 缺陷处理 安全评定 中石化茂名分公司加氢裂化装置采用美国联合油公司的工艺技术专利,由日本日挥公司 承建,装置于 1982 年 11 月投产。原设计处理量为 80 万吨/年,1994 年底进行扩能改造,改 造后处理量为 90 万吨/年。投用以来对反应器进行了几次检验,本文重点介绍前两次检验情 况,并对检验结果进
2、行剖析。 1 反应器基本数据 表 1 反应器基本数据 反应器 编 号 反应器 名 称 设计压力 (MPa) 设计温度 () 操作压力 (MPa) 操作温度 () 介质 材质 规格 R101 加氢精制 反应器 19.41 427 18.5 415 烃类、H2、 H2S SA336-F22 W/TP347 28501985696 R102A 加氢裂化 反应器 18.96 427 18.05 415 烃类、H2、 H2S SA336-F22 W/TP347 315011828103 R102B 加氢裂化 反应器 18.58 427 17.06 415 烃类、H2、 H2S SA336-F22 W/T
3、P347 320012250103 2 检验项目 三台反应器都是热壁反应器,筒体、封头内壁堆有单层堆焊层,在凸台拐角和凸台边缘 用手工焊条双层堆焊,反应器长期在高温、高压、临氢条件下运行,堆焊层可能会出现裂纹, 堆焊层与基体母材之间也会发生剥离。 根据这些特点, 在编制检验方案时, 我们把宏观检查、 堆焊层表面渗透检测、堆焊层剥离及层下裂纹超声波检测作为重点,确定如下检验项目: 2.1 内外表面检查:重点检查内外表面、凸台、冷氢口及法兰密封面等部位。 2.2 壁厚测定:每节筒体、封头、堆焊层上下测两圈,每圈测 4 点,呈 90分布。 2.3 磁粉检测:主焊缝、裙座焊缝检测 30;开口接管焊缝、
4、主螺栓 100检测。 2.4 渗透检测:堆焊层检测 30;法兰垫片槽、分配盘支持圈等部位 100检测。 2.5 超声波检测:主焊缝、开口接管对接焊缝检测 30;堆焊层剥离检查 30;层下裂 纹检查主焊缝两侧 300mm、凸台部位及堆焊层严重剥离部位等。 2.6 其他检测:硬度测定、金相分析及铁素体测定等。 3 检验结果 3.1 第一次检验结果 3.1. 1 堆焊层剥离超声波检测结果 表 2 堆焊层剥离超声波检测结果 反应器编号 4缺陷当量20 (个) 缺陷当量20(个) R101 221 15 1 R102A 290 20 R102B 110 24 R101 冷氢段有 2 块剥离密集区,最大一
5、块面积为 1600750 mm 2 3.1.2渗透检测发现R101距中部热电偶套管300mm、 凸台595mm的堆焊层有一条长10mm, 宽 0.3mm 的“”型裂纹,打磨消除。 3.1.3 超声波检测发现 R102B 的 S-3C 环缝内部有一组缺陷,共三段,指示长度分别为 140mm、22mm、18mm,累计长度 209mm,缺陷当量3404dB,埋藏深度 152mm。 3.2 第二次检验结果 3.2.1 对第一次超声波检测发现 R102B 的 S-3C 环缝内部缺陷进行复查,没有扩展。 3.2.2 共发现堆焊层剥离信号 2683 处(R101 1665 处,R102A 511 处,R10
6、2B 507 处) , 比第一次检验多 2000 多处。其中点状信号 1688 处,面积性信号 995 处,大多在2060 范围。R101 冷氢段有 3 块剥离密集区,最大一块面积为 3000900 mm 2。 从对剥离密集区内、外表面检测结果看,剥离都是沿焊道分布,尚未发现穿过焊道而连 起来的大面积剥离,也无鼓包。 3.2.3 层下裂纹检查结果:没有发现大于3 当量的可疑层下缺陷信号。 3.2.4 渗透检测发现堆焊层表面有 11 处裂纹,其中 R101 上凸台 5 处,筒体 2 处;R102A 上凸台 2 处, 筒体 1 处; R102B 筒体 1 处; 这些裂纹有 2 处长度大于 1200
7、mm, 最长为 2000mm, 其余均小于 100mm,详见表 3。 表 3 渗透检测发现的堆焊层表面裂纹 序号 反应器编号裂纹部位 裂纹长度 (mm) 裂纹状态 1 R101 N1 凸台上表面,XE1200220 20 线状 2 R101 N1 凸台上表面,XE1180230 50 线状 3 R101 N1 凸台上表面,XE1550650 100 线状 4 R101 N1 凸台上表面, XE1232035601240 断续线状 5 R101 N1 凸台上表面, XE1211041102000 断续线状 6 R101 XE4 Y=E4-490 50 枝状 7 R101 XE430 Y=E4-6
8、60 30 枝状 8 R102A XF6-580 Y=F6900 15 枝状 9 R102A N1 凸台上表面,XF1-4375438712 线状 10 R102A N1 凸台上表面,XE1-4315433015 线状 11 R102B XF62720 Y=F6485 10 枝状 注:表中 N1 为反应器上凸台代号,E1、E4、F1、F6 为接管代号,X 为横坐标,Y 为纵坐标。 3.2.5 金相分析及硬度测定结果 3.2.5.1 R102B 主焊缝金相组织及硬度测定结果 采用现场复膜金相法,对 S3C 环缝外壁有缺陷部位的母材、热影响区及焊缝金相分 析,结果如下:母材组织为下贝氏体少量上贝氏
9、体,晶粒 5 度;热影响区组织为贝氏体 铁素体;焊缝组织为贝氏体少量马氏体。 硬度测定值见表 4 表 4 硬度测定值 (HB) 数据来源 母材 热影响区 母材 2 现场检测 196203209212 189193 质保书 177188102180 166230 经分析, 上述各区金相组织均属正常。 现场测定的硬度值与出厂质保书给出的硬度值相 比有所增高,但都在正常范围之内。 3.2.5.2 R101 反应器上凸台堆焊层裂纹金相组织检查 在 R101 上凸台裂纹较明显处,用复膜金相法对裂纹周围组织进行观察。金相组织:基 体奥氏体铁素体碳氮化物,结果表明,裂纹两端组织无差别,但铁素体含量明显偏多。
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