在役热壁加氢反应器堆焊层剥离的超声波检测.pdf
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1、试验研究 在役热壁加氢反应器堆焊层 剥离的超声波检测 王青梅 强天鹏3 周迪生 魏子刚 (杨子石化公司设备处压力容器检测站,南京 210048) 摘 要 通过对加氢反应器内壁放置试块的解剖试验,我们做了堆焊层剥离边界测定试验,并 对检测面的选择,探伤标准的应用作了分析,提出合理的检测工艺方法。 主题词 加氢反应器 堆焊层 剥离 超声检验 ULTRASONIC DETECTI ON OF THE STRIPPINGOF THE OVERLAY INGW ELDED LAYER IN HEAT-WALL HYDROGENATI ON REACTI ON CHAM BER Wang Qingmei
2、Qiang Tianpeng ZhouD isheng Wei Zigang (Yangzi Petrochem ical Co. , L td. ) Abstract The stripping boundary of the overlaying welded layer was tested by dissection of hydrogenation reaction chamber.The reasonable inspection technology was put forward including the choosing of the surface inspected a
3、nd application of standard. Keywords Hydrogenation reaction chamber Overlaying welded layer Stripping U ltrasonic testing 热壁加氢反应器是石油化工系统中最重要的, 在高温、 高压和临氢介质下工作的三类容器。 为了提 高其内壁对氢及硫化氢的高温腐 蚀 能 力,在 2 1 4 Cr1M o基体上堆焊了奥氏体不锈钢堆焊层。 由于反应器在长期运行过程中开、 停车的升温 与降温,使氢在熔合区集聚,再加上热应力及熔合面 上淬硬组织的影响,产生基体与堆焊层熔合面上撕 裂,这就是所谓的堆焊
4、层剥离。 小面积的剥离并不会 影响容器安全运行,严重的大面积剥离会引起鼓泡, 甚至产生层下裂纹,其后果是十分严重的,所以在热 壁加氢反应器的在役检测中堆焊层剥离是重要的检 验项目之一。 1 检测面的选择 检测面既可以选择在外壁,也可以选择在内壁, 如图1和图2所示。 1. 1 外壁检测 检测面清理后容器外壁在役检测工作条件及探 3江苏省锅炉压力容器检测研究中心 图1 外壁检测示意图 图2 内壁检测示意图 头与塔壁耦合都优于内壁检测,而且在确定检验部 位及对原有缺陷复核时定位容易。 1. 2 内壁检测 703 第22卷第7期 2 0 0 0年7月 无损检测 NDT Vol . 22 No. 7
5、July 2 0 0 0 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载 由于采用双晶探头,因此缺陷定位误差较小,但 必须在几年一次的大修中才能进行。 综合以上因素来看,在役检测时绝大多数单位 均采用外壁作为检测面,检测时的波形见图3。 (a)外壁检测无缺陷波形 (b)内壁检测无缺陷波形 (c)外壁检测有缺陷波形 (d)内壁检测有缺陷波形 图3 内外壁检测时的波形图 2 检测原理 如果堆焊层与基体结合良好,声阻抗 Z基= 4. 53106gcm - 2 s
6、- 1 Z堆= 4. 55106gcm - 2 s- 1 探头从外壁探测时,堆焊层界面声压反射率为 = Z堆-Z基 Z堆+Z基 = 4. 55 -4. 53 4. 55 + 4. 53 = 0. 002 2 堆焊层与筒体界面回波B 和堆焊层与空气界 面回波B的分贝差值为 = 20lg H H = 20lg 1 - 2= 20lg 0. 002 2 1 -0. 002 22 53dB 式中 H B 波的幅度 HB波的幅度 例如容器壁厚(包括堆焊层)为230mm ,那么大 平底与同深度处平底孔缺陷的反射声压比为 pB pf = p0 SA 2x p0 SASf 2x2 = x 2Sf 20lg p
7、B pf = 20lg x 2Sf 式中 超声波波长 x声程 SA声源的面积 Sf平底孔的面积 如果将Sf定为 10mm平底孔当量的剥离缺陷均应记 录。此规定从在役检测角度来讲还是比较合理的。 4 模拟试块及容器中试块的检测结果 我们对一块规则圆形反射体模拟试块及在我公 司芳烃厂DC2102加氢反应器中运行了约60 000h, 经对十多次正常及非正常开停车后的试块做了一些 测试,以获得对剥离缺陷检测的较佳检测工艺条件。 试验条件为,探头: 2. 5 M Hz20D, 5N 14,14mm 双晶直探头;仪器: U SL 32和U SN 52;测长方法: 6dB法、 缺陷波与底波等高法和缺陷波消失
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