国外热壁加氢反应器堆焊层氢剥离试验方法简介
我国锻焊结构热壁加氢反应器技术的进步
我国锻焊结构热壁加氢反应器技术的进步newmaker摘要：总结了我国自行研究、设计、制造的首台锻焊结构热壁加氢反应器成功安全运行10年的经验。
介绍了该反应器的主要技术参数及技术特点。
指出我国加氢反应器研制技术有了很大的进步且实力逐步加强，如制造能力的提高、大型化的进展和反应器性能与质量的提高，以及大型化反应器现场组焊技术的开发成功等。
为进一步改善现有Cr-Mo钢对环境强度的适应性而自行研制成功的3Cr-1Mo-1/4V新钢材已在1台新加氢反应器的制造中得到应用。
主题词：中国加氢裂化反应器；设计；制备；锻造；焊接；技术发展水平10年前，由原中国石油化工总公司组织洛阳石油化工工程公司、中国第—重型机器厂（下称一重厂）、北京钢铁研究总院、抚顺石油化工公司石油三厂(下称抚顺三厂)和合肥通用机械研究所等单位自行研究、设计、制造出我国第一台高温高压锻焊结构热壁加氢反应器，并以最快的速度(在2个月之内)完成了运输和安装，在抚顺三厂的改扩建加氢裂化装置上投入正常使用，结束了国内该类反应器依靠进口的局面，填补了我国一项技术空白。
10年来，该反应器一直正常运行，为企业创造了可观的经济效益。
实践证明了我国锻焊结构热壁加氢反应器研制技术是非常成功的。
1 研制工作的经验该项研制工作获得成功主要基于下面3点：(1)对引进技术进行了充分地消化，将国外在该技术的发展和应用过程中的成功经验、出现的问题与对策，作为研制的借鉴。
(2)在研制中坚持科学态度，确保万无一失。
从80年代初就开始了包括设计技术、制造技术、安全使用等主要内容的研究工作。
特别是对于制造技术，首先进行实验室试验，进而开展工业性放大研制(含焊接材料)，以及外径为1.65 m、长约2 m、壁厚与实际产品相当、重约28 t的筒体模拟环工业性试制攻关，取得了3万多个数据，突破了主要技术难关。
经国家组织专家评定认可后方进入实际产品的研制工作。
(3)依靠集体智慧，充分发挥了研究、设计、制造、使用单位的各自特长与优势，密切合作，联合攻关。
热壁加氢反应器深厚焊缝的TOFD检测技术
本文由weldzsy贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。
建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。
热壁加氢反应器深厚焊缝的ＴＦＯＤ检测技术陈建玉袁，榕７００；３００２０３）３０１（．１兰州石油化工机器厂炼化设备公司，甘肃兰州２合肥通用机械研究所压力容器检验站，．安徽合肥摘要：热壁加氢反应器是一种具有复杂结构的设备，本文对热壁加氢反应器深厚焊缝的ＴＦＯＤ检测技术进行分析和探讨，有一定的指导意义。
具关键词：热壁加氢反应器；深厚焊缝；ＯＤ检测技术ＴＦ中图分类号：Ｑ５；Ｇ１５２ＴＯ２Ｔ１，８文献标识码：Ｂ文章编号：０１８７２０）８一Ｏ４０１０—４３（０４０Ｏ６—３ＴＯＦＴｅｈｏｏｙｆｒＴｈｃ—ｌＷｅｄｏｅｍａＤｃｎｌｇｏｉｋ—ｗａｌｌｆＴｈｒｌＷａｌｄ—ｈｄｏｅａｉｎＲｅｃｏｓｌｅ—ｙｒｇｎｔａｔｒｏＣＨＥＪａＮｉｎ—ｙＹＵＡＮｎ２ｕ，Ｒｏｇ（．ａｚｏｅｏａ＆ＣｅｃｌＭａｈｎ￣Ｗｏｋ，ａｚｏ３００Ｃｉａ１ＬｎｈｕＰｔｌｍｒｅｈｍｉｃｉｅａｒｓＬｎｈｕ７００，ｈｎ；２ＨｆｅｅａＭａｈｎｒｅｅｒｈＩｓｔｅＨｆｉ３０，ｈｎ）．ｅｉｎｒｃｉｅＲｓａｎｔｕ，ｅ０３ＣｉｅＧｌｙｃｉｔｅ２１ａＡｂｔａｔＴｅｔｅｍａｌｌｄ—ｈｄｏｅａｉｎｒａｔｒａｏｌｘｓｕｔｒ．ｅａｔｌｎｙｅｄｄ－ｓｒｃ：ｈｈｒｌｗａｅｙｒｇｎｔｅｃｏｓｈｓａｃｍｐｅｔｃｕＴｒｃｅａａｓｄａｅｏｒｅｈｉｌｎｓｒｅｎｄｔｉｔｅＴＤｔｃｏｏｙｆｒｔｉｋ—ｗａｌｌｆｅｍａｌｄ—ｈｄｏｅａｉｎｒａｔｒ，ｄｈｃｂｄｉｅａｌｈＯｌｅｈｌｇｏｃｉｎｈｌｄｏｔｒｌｗａｌｗｅｈｅｙｒｇｎｔｅｃｏａａｏｓｎｓａｃｒａｎｇｉｉｇｓｇｉｃｃ．ｅｔｉｕｄｎｉｆａｅｎｉｎＫｅｒｓｔｅｍａｌｌ—ｈｄｏｅａｉｎｒａｔｒｔｉｋ—ｗｌｗｌＴＤｔｃｎｌｇｙｗｏｄ：ｒｌｗａｅ—ｙｒｇｎｔｃｏ；ｃ—ａｌｅｄ；ＯＦｅｈｏｏｙｈｄｏｅｈ１热壁加氢反应器深厚焊缝主要检测技术的特点两种，焊结构热壁加氢反应器壁厚在８板Ｏ～１０２ｎｌ常采用１４ＭＶ直线加速器进行检测；ｌ，ｎ通～ｅ锻焊结构的容器壁厚在１０４ｌ，有更厚的，８～２０ｎｌ也ｎ如神华煤化工项目采用的热壁加氢反应器壁厚要达到３６ｉｌ３ｎ，ｎ通常采用９ｅＭＶ或更大能量的直线加速器进行检测。
热壁加氢反应器壳体堆焊技术
国 内首 台 热 壁 加 氢 反 应 器 主 要 设 计 参 数 如
下 ：
设 计温 度 为 ４ ５℃ ； ３ 设计 压 力 为 ８ ６ ａ ． ３ＭＰ ；
（ ）母 材被 堆焊 表 面磁 粉探 伤 ； １
（ ）过 渡层 和覆 盖层 （ 层 ） ２ 表 着色 检查 ；
１ ）在 堆焊 层 上 不 得 出 现 大 于 １ ６ｍｍ 的 敞 ．
作 ， 程师 ， 工 已发 表 论 文 １ 。 篇
维普资讯
・
８・
石
油
化
工
设
备
技
术
（ ）堆焊 完毕 后 的结合 面 进行 超 声波 探 伤 和 ３
层下 裂纹超 声 波探 伤 。 ３ ２ 堆焊 层结 合面超 探 的主 要要 求 ．
（ ）合 格标 准 ： ３
１ ２ 壳体 材料 ． 因为这 台反 应器 器壁 不 太 厚 ， 以选 用 了板 所 焊 式结 构 ， 材料为 经铝 、 硼处 理 的 ２ Ｃ 一Ｍｏ ｒ１ 。
作 者 简 介 ： 兰 丽 （ ９ １ ） 女 ， 北 孝 感 人 ， ９ ２年 毕 业 于 代 １６ 一 ， 湖 １８ 甘 肃 机 电职 工大 学 化 工 机 械专 业 ， 主要 从 事 压 力 容 器 设 计 和 制 造 工 艺 、 验 及 石 油 化 工 工 程 竣 工 交 工 技 术 文 件 审 核 工 检
１ 设 备 简 介 １ １ 设 计 参 数 ．
（ ）堆 焊 前工 件预 热温 度 及层 间温 度控 制 在 ４
１ ０～ ２５ ℃ 。 Ｏ ０
３ 焊 接 工 艺 评 定
根 据 压力 容 器规 范 ， 体 堆 焊前 应做 焊 接工 壳 艺 评定 。因为该 产 品 的焊 接工艺 评 定属 研究 性质 的 ， 以高 于规 范要 求 。 所
加氢装置检验方案
加氢反应器装置检验方案一．检验依据：条例、容规、检规、150审查资料制定方案，并制定探伤工艺。
二．检验重点：1.堆焊层与基体结合部位：（1）．层间剥离（层间剥离检查可与甲方协商）。
A．检验员定，100%检查层间剥离（面积换算成延长米，每隔100mm为一个延长米）。
B若甲方不同意，可以焊缝为中心两侧各（400----500）mm为宽度检查剥离，发现缺陷再扩大直至100%检测C堆焊层侧采用双晶直探头（聚焦点在结合处），纵波斜探头。
（每种探头扫查一遍收一费用）D基体侧采用双晶聚焦直探头焦点为基体厚度。
（2）．结合部位基体侧（向基体延伸）的裂纹，采用双晶纵波斜探头（堆焊层侧的检查）。
2．内表面堆焊层凸台（凸缘）的检测，凸台是放置物料盘受力的地方，检查是否开裂。
3．内表面堆焊层100%着色渗透探伤，检查堆焊层的致密性，防止氢渗入基体加速开裂。
每格100mm为一个延长米收费。
4．外表面磁粉探伤（1）焊缝及焊缝两侧热影响区各50mm宽度MT检查，（2）接管角焊缝PT（3）保温钉角焊缝做PT。
5．接管（与筒体连接的）管座角焊缝UT（两种K值各扫查一遍），管壁（有堆焊层的接管）及法兰面UT、PT，人孔盖、密封面PT、UT。
6．螺栓MT（采用床式电流磁化探伤机检查）。
7．焊缝检查采用K1、K2探头各扫查一遍。
8、基体UT直探头要求100%扫查，每100mm为一个延长米。
三．对甲方提出要求1开罐。
2置换、清扫（清洗）清洗不可使用自来水，用软化水。
3脚手架、打磨（甲方负费我们可以自己干）。
4。
照明电36伏（24伏）。
5。
通风设备。
四．乙方的责任五、收费标准UT40元/米，超过3米高加收20%，MT30元/米超过3米高加收20%，PT40元/米，超过3米高加收20%。
六．制定UT、MT、PT探伤工艺，提出具体要求。
七．条件许可也可 射线探伤，72元/张（20mm版厚）板厚每增加5mm加20%费用。
加氢反应器介绍
在催化剂床层上面，采用分配盘是为了均布反应介质，改善其流动状况，实 现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向的均匀分布。
反应器顶部分配盘
3. 积垢篮
由不同规格的不锈钢金属网和骨架构成的篮框，置于反应器上部催化剂床层的顶 部，可为反应物流提供更大的流通面积，在上部催化剂床层的顶部扑集更多的机 械杂质的沉积物，而又不致引起反应器压力降过快地增长；积垢篮框在反应器内 截面上呈等边三角形均匀排列，其内是空的（不装填催化剂或瓷球），安装好后 要须用不锈钢链将其穿连在一起，并牢固地拴在其上部分配盘地支撑梁上，不锈 钢金属链条要有足够地长度裕量（按床层高度下沉5％考虑），以便能适应催化剂
4. 催化剂卸料管
固定床反应器每一催化剂床层下部均安装有若干根卸料管，跨过催化剂支撑盘、 物料分配盘及冷氢箱，通向下一床层，作为在反应器停工卸除催化剂的卸剂通道。
5. 冷氢管
烃类加氢反应属于放热反应，对多床层的加氢反应器来说， 油气和氢气在上一床层反应后温度将升高，为了下一床层继续 有效反应的需要，必须在两床层间引入冷氢气来控制温度。将 冷氢气引入反应器内部并加以散布的管子被称为冷氢管。
8. 热电偶
为监视加氢放热反应引起床层温度升高及床层截面温度分布状况 而对操作温度进行监控。
加氢反应器常见损伤与对策
1.高温氢腐蚀
高温氢腐蚀是在高温高压条件下扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳 化物发生化学反应，生成甲烷气泡(它包含甲烷的成核过程和成长)， 即FeC+2H2一CH4+3Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，引起钢 的强度、延性和韧性下降与劣化，同时发生晶间断裂。由于这种脆化 现象是发生化学反应的结果，所以它具有不可逆的性质，也称永久脆 化现象。
2.氢脆
PTA加氢反应器堆焊层腐蚀、剥离原因分析
PTA加氢反应器堆焊层腐蚀、剥离原因分析翁东山【摘要】This paper analyzes the reasons of corrosion and stripping with PTA hydrogenation reactor of surfacing layer, and puts forward the control defect treatment and process the matters needing attention.%文中分析了在役PTA加氢反应器堆焊层产生腐蚀及剥离的原因；提出了缺陷处理和工艺控制应注意的事项。
【期刊名称】《质量技术监督研究》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P29-31,36)【关键词】加氢反应器;腐蚀;剥离【作者】翁东山【作者单位】福建省特种设备检验研究院，福建福州 350008【正文语种】中文1 前言PTA是精对苯二甲酸的简称，是一种用于生产聚酯的化工原料。
目前世界上生产PTA的主流生产工艺是：首先将PX（对二甲苯）氧化成CTA（粗对苯二甲酸），再通过加氢还原法除去杂质，从而将CTA精制成PTA。
生产装置中的主要生产单元是氧化单元和精制单元。
加氢反应器是精制单元的关键设备，其内部工作环境较为复杂，产生的缺陷类型一般是：腐蚀、剥离、裂纹。
2 设备参数和缺陷概述福建某石化企业一台PTA加氢反应器于2010年投用，2013年8月进行了首次开罐全面检验。
在对其进行内表面检测时发现设备内表面上部堆焊层存在几处腐蚀和剥离现象。
设备由中国第一重型机械集团公司制造，规格φ3300×（130/66+7.5），基体材质为SA387 Gr22 Cl2，堆焊层有两层，E309L过渡层，E347盖面，堆焊层总体厚度约7.5mm。
介质是水、CTA、氢气，操作压力8.6MPa、操作温度286℃。
反应器结构见图1。
图1 加氢反应器结构示意图该加氢反应器共6个筒节，上下两个球形封头，每节有两条纵缝，氢气和CTA由上封头进气口、进料口通入，下部封头设出料口。
热壁加氢反应器的制造和检验(一)
热壁加氢反应器的检验技术分析
热壁加氢反应器的检验技术分析摘要：热壁加氢反应器属于一种复杂性较强的压力容器，在使用过程中为了保证压力容器的安全稳定运行需要重视热壁加氢反应器的检测工作，在检测过程中对可能存在的缺陷问题进行明确。
当前检测的方法有很多种，在实践检验中应选择合理的检验方法，这样才能保证检验结果的有效性。
关键词：热壁加氢；反应器；检测技术；分析热壁加氢反应器工作的条件较为复杂，在高压高温和临氢的条件下要保持良好的运转状态，这就需要对热壁加氢反应器的制造工艺提出更高的要求，包括焊接和热处理温度等都需要满足使用的要求，热壁加氢反应器在使用过程中会出现不同程度的缺陷问题，为了保证其能够在特殊环境下的良好运转，应实施有效地检测技术。
1.热壁加氢反应器的特点1.1生产工艺及结构特点对热壁加氢反应器的工艺和结构特点进行深入的了解，有助于技术人员对热壁加氢反应器在使用过程中会出现的隐患部位和使用失效形式进行分析，进而确定科学的检验方法，并且能够及时的排查出故障原因。
热壁加氢反应器的工艺特点主要包括高温和高压以及氢氛围等。
热壁加氢反应器的结构是由其具体的使用工艺条件来决定的。
在高温和高压情况下直接接受氢气和硫化氢的腐蚀[1]。
因此，在制造工艺过程中要充分考虑反应器主体材料能够抵抗氢腐蚀和回火脆以及高温硫化氢腐蚀的性能，此外，还有堆焊层的剥离和连多硫酸腐蚀也是在主体材料选择过程中应考虑的重点。
因此，为了有效地满足热壁加氢反应器高温抗氢的使用需求，反应器主体材质应慎重的选择，并且要选用21/4cr1mo钢，同时为了能够有效地抵抗硫化氢等腐蚀介质的腐蚀，热壁加氢反应器内壁还需要堆焊有奥氏体不锈钢堆焊层，这样才能满足使用的需求，延长反应器使用的年限。
此外，为了有效的提高反应器主体材料的抗裂能力，对反应器不连续部位的应力进行合理的优化，还需要对反应器的结构进行科学合理的设计，进而保证反应器使用过程中能够安全稳定的运行。
1.2热壁加氢反应器检验特点热壁加氢反应器实施检验的主要目的是对反应器运行过程中可能发生的故障以及损伤等进行及时的掌握，对热壁反应器制造过程中的缺陷问题进行及时的发现，并且利用科学的检验方法对反应器的安全使用状态进行评估，避免由于出现缺陷和故障问题影响反应器的安全稳定运行。
国外热壁加氢反应器堆焊层氢剥离试验方法
满足 图 ２要 求 。
图 １ 试样尺 寸
叮
图 ５ 气压 试验 曲线
图 ６ 充氢 过程 曲线
图 ２ 试 样侧 壁堆焊 后 的尺 寸
●按 上 述 的 ｕＴ方 法 ，检 测并 记 录 剥 离 区域 的 数 量 、 寸和分 布 。 ＡＳ Ｇ１６第 １ 尺 按 ＭＥ ４ ２章提 供 的文字数 字 编码 确定 剥离 等级 。ｕＴ检测 后 ， 试块切 割 。如果 ｕＴ 将 检测未 发现剥 离 （ Ｄ）按 图 ７所 示将试 块从 中间切 开 ； ＨＩ ，
０ ｎ 见图 ５ 释 放． ； 惰性气体 ， 抽真空 。充人氢 气 ， 加 备 不锈钢 ／钢界 面剥 离倾 向评估 评 定标 准》 行剥 离试 压 ≥１ｍｉ， 进
ｈ ０ ￣ 卸压 ， 以充人惰性 气体 ， ２ 可 或者直接 ●剥离 试验 试样 取 自堆焊焊 接 工艺 评定 试板 ， 尺寸 ／ 。温度 低于 ２ ０（，
国外 热 壁 加 氢 反 应 器 堆 焊层 氢 剥 离试 验 方 法
口杨欣军 张燕 王 林
热壁 加氢 反应 器在使 用一 定 时间 后 ， 测发现 制 造 验 试块 按 图 ４制 作 。 检
时 结合 良好 的堆 焊层 会 发生 与主 体 局部 分离 的现 象 ， 称 之 为堆焊 层的 剥离 。剥离 发 生的 原因 ， 目前 比较一 致 的 观 点 是 ： 高温 高 压条 件 下操 作 所吸 收 的 氢 ， 在 在停 工 时
冷却 过程 中 会在 基 材与 堆 焊层 界 面 上积 存 ，氢 浓 度 较
Ｌ
— — —
嚣
Ｌ二二西二二］ ［二］［二＝ ＝ ＝
—一
图 ３ 焊后 热处 理 来自图 ４ 超 声波校 验试 块
加氢裂化反应器堆焊层剥离和开裂原因分析
１ 加 氢裂化 反应器 损 伤 的 出 现 ¨ 。 内部 细 部结 构主体 材料 为奥 氏体不 锈钢 １４ ５ ， ．５ １外部 细
开裂 等 缺 陷 ， 胁 加 氢 裂 化 系 统安 全 稳 定 运 行 。文 章详 细 分 析 了形 成 这 些 缺 陷 的原 因 ， 对 维 护 加 氢 裂 化 威 并 反 应 器 及 其 系统 安 全 稳 定 运行 提 出 了建 议 。 关 键 词 ： 加 氧裂 化 反应器 运行 检测 缺 陷
第 ６期 （０ ９ ２０ ）
郭建 华 ． 加氢裂化 反应器堆 焊层剥离和开裂原因分析
部结 构主 体材料 为 ＨⅡ。
１３ 热壁 形式 ．
的硫化 氢和氨 。另外 ， 加氢 裂化是 放热 反应 ， 使 会
业 部 ２芳 烃 联 合 装 置 加 氢 裂 化单 元 的减 压 柴 油
原 料 （ Ｇ 在临氢 压 力 和催 化剂 作用 下 ， 变 为 Ｖ Ｏ） 转 低 分子烃 类产 品 ， 如重石 脑油 、 轻石脑 油等 。其过 程 包括加 氢精制 反应 、 氢裂 化反应 和重石 脑油 、 加 轻 石脑 油 分 离 等 。 原 料 油 在 规 定 的 反 应 温 度
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ＆ Ｅ ｏ ｏ ｃ ｎ Ｐ ｔ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ｎ ｍｉｓｉ ｅｒ ｈ ｍｉ ａｓ ｏ
第２ 卷 ５
第６ 期
２０ 年 ｌ 月 ０９ ２
加 氢裂 化 反应 器 堆 焊层 剥 离 和开 裂 原 因分 析
热壁加氢反应器的检验
发现 壁 厚增 值 和夹 层 。各部 位 测 量数 量 和结 果如
下：
Ｓ ｔ ．简体 。每 一 筒节 共测 ８个 点 ， 测基 板最 所 小厚 度 ８ ． ｍｍ， ７４ 堆焊 层 最小 厚度 ８ ２ ｍ。 ．ｍ
凸 台 、 温 台 以及 接 管 表 面 等 易 产 生 裂 纹 部 位 。 测 此外 ， 铁 素体 含 量 较 高 或 较 低 处 以及 制 造 时 的 对
返修 部 位也 是渗 透 检测 的重 点 部 位 。采 用 Ｄ Ｔ３ Ｐ一 水洗 型 不 锈钢专 用 渗 透探 伤剂 ， 内壁 构 件 与堆 对 焊层 形成 的角焊 缝 、 人孔 、 兰 密 封面 和热 电偶 套 法 管进 行 了 １０ ０ ％渗 透检 测 ， 结果 未 见 缺陷 显 示 。
堆 焊层 的开裂 和裂 纹扩展 以及 堆焊 层与器 壁 剥离
等 一系 列问题 ， 中 回火 脆 化 对 设 备使 用 寿命 和 其
安 全性 的影 响尤 为 重 要 。因 此 ， 有必 要 对 该 设 备
进 行开 罐检验 。
１ 检 验 内容及结 果
中部位 、 修部 位 和冷 氢入 口 、 返 吊耳 、 电偶 套 管 、 热
现象 。对 这 些缺 陷 进行 修磨 处 理 ， 需 补焊 。 不
对 不锈 钢堆 焊 层 表 面裂 纹 的检 查 ， 要 采 用 主 目视 和渗透 检测 方 法 。检查 的 重 点部 位是 应 力集
等 。由于该加氢 反应 器长 期在 高温 高压 的临 氢环
境 中运行 易产生 反应 器母 材 及 焊缝 回火 脆 化 、 蠕 变脆化 、 质腐 蚀 、 介 氢脆 和 氢致 裂 纹 扩展 、 锈钢 不
PTA加氢反应器内壁堆焊层腐蚀分析及修复
沿着内壁环向分布。
2内壁腐蚀原因分析
2.1 PTA加氢反应器机理 PTA（精对苯二甲酸）是一种常见的生产聚酯
材料的工业原料。其主要生产流程是将对二甲苯 P。
加氢反应的原理是把充分混合并升温升压的 粗对苯二甲酸水溶液送到溶解加氢反应器中，在 加氢环境中充分吸收氢气后，通过催化剂的作用, 使对苯二甲酸中的不纯物还原生成PT酸（对甲 基苯甲酸）。而该酸易溶于热水，通过后面工序 把溶于热水的该酸性液体除去⑴i 2.2成因分析
一般情况下,溶解加氢反应器中的Br浓度很 低，对反应器内壁的347耐蚀层腐蚀较轻。从现 场其它部位可以看出，表面并没有发现明显的腐 蚀现象。通常BO等卤素离子对奥氏体不锈钢的 点蚀存在一个门槛值,即卤素离子质量浓度要超 过一定值后才会发生点蚀⑶i但在实际工况环 节下,尤其是高温高压的加氢环境中,氢气呈现翻 腾状态,当存在堵塞和偏流时，甚至可能形成气液 固三相混合物剧烈翻腾,不仅冲刷严重，甚至可能 形成局部气蚀环境，引起空泡腐蚀⑷i这样不锈 钢表面的钝化膜遭到破坏,表面局部腐蚀形成微 孔洞，能使Br-在电泳的作用下自发向微孔洞内移 动,洞内的BF浓度升高，又加速孔洞内不锈钢的 腐蚀,如此交互促进,点蚀快速向器壁深处扩展, 形成较深的腐蚀凹坑⑸i
16
化氯溶液腐蚀的材料之一,对高浓度的氯化盐溶 液有显著的耐蚀性⑷°经试验研究,C276合金具
有优良的焊接性能,遵从焊接评定合格的工艺规 程,能够保证相关的技术要求° 3.1.2方法选择
贴板:对易发生腐蚀的区域贴一层3 ~4 mm 的C276哈氏合金板。C276哈氏合金板为固溶退
火的冷轧钢板°采用贴板修复腐蚀缺陷,首先要
(3) 焊接工艺参数见表2。 3.3.2相关试验分析
热壁加氢反应器
热壁加氢反应器由于器壁直接与高温、高压含氢或氢与硫化氢介质接触，操作条件相当苛刻，可能引起下列损伤：1）高温氢腐蚀一是表面脱碳。
表面产生裂纹，一般影响很轻；二是内部脱碳与开裂。
它是由于氢侵入扩散到钢中与固溶碳或不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷Fe3C + 2H2 → CH4 + 3Fe 。
而甲烷不能逸出钢外，就聚集在晶界空穴和夹杂物附近，形成很高的局部应力，导致钢材产生龟裂、裂纹和鼓泡，并使强度、延性和韧性显著下降。
此脆性具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。
高温高压氢引起的钢的损伤要经过一段时间，在此段时间内，材料的力学性能没有明显的变化，而经过这段时间后，钢材的强度、延性和韧性就会遭到严重损伤。
发生高温氢腐蚀前的这段时间称为“孕育期”（或潜伏期）。
要防止高温氢腐蚀现象的出现，就要从以下几点考虑：1、可根据纳尔逊曲线来正确选择能抵抗高温氢腐蚀的材料；2、尽量减少钢材中对高温氢腐蚀产生不利影响的杂质元素（如Sn、Sb）的含量；3、制造中或在役中的返修补焊后必须进行焊后热处理；4、操作中严防设备超温；5、控制外加应力的水平。
2）氢脆氢脆是氢残留在钢中所引起的脆化现象。
产生了氢脆的钢材，其延伸率和断面收缩率显著下降。
这是由于侵入钢中的原子氢使结晶的原子结合力变弱，或者作为分子状在晶界或夹杂物周边上析出的结果。
但是，对于已经产生氢脆现象的钢材，当给予特定的条件时，氢仍可从钢中释放出来，使钢的性能得到恢复，所以氢脆是可逆的，也称为一次脆化现象。
3）硫化物应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是特定（敏感）金属在拉应力和特定腐蚀介质共同作用下所发生的脆性开裂现象。
奥氏体不锈钢对于硫化物应力腐蚀开裂比较敏感。
连多硫酸（H2SxO6,x=3～6）引起的应力腐蚀开裂也属于硫化物应力腐蚀开裂，一般为晶间裂纹。
这种开裂与在高温条件下由于碳化铬析出在晶界上，使晶界附近的铬浓度减少形成贫铬区有关。
4）铬-钼钢回火脆性破坏5）奥氏体不锈钢堆焊层的氢致剥离现象原料中的硫、氮化合物在加氢裂化过程中大多转化为H2S和NH3。
在用厚壁加氢反应器的无损检测技术探析
在用厚壁加氢反应器的无损检测技术探析摘要:本文介绍了厚壁加氢反应器等复杂压力容器的设计特点、各类焊接缺陷及易出现缺陷的位置，对厚壁加氢反应器主焊缝、内壁堆焊层、法兰密封槽堆焊层以及外结构件与筒体焊接处的无损检测方法进行了主要讨论，根据其材料和结构特点总结了各种无损检测方法的优势以及不足之处，以期为同行提供参考。
关键词:厚壁加氢反应器;无损检测引言厚壁加氢反应器是炼油行业深度炼油，提高油品质量和经济效益的关键装置之一。
这类反应器一般在高温、高压和接近氢气的环境下运行，运行条件非常恶劣，因此其安全性是一个非常重要的问题，因为一旦发生事故，将造成无法估量的经济损失。
所以，对厚壁加氢反应器的无损检测方法进行分析和探讨具有重要意义。
一常见焊接缺陷类型在生产过程中，厚壁加氢反应器的焊缝会形成表面和内部缺陷。
常见的表面缺陷包括表面气孔、表面未熔合、表面裂纹和咬边、焊缝毛刺、点蚀等。
常见的内部缺陷包括气孔、夹渣、夹钨、未熔合、未焊透、裂纹等。
内壁涂层容易发生热裂、材料脆化和过渡区开裂，以及涂层下的冷裂和再热开裂。
在运行中，在高负荷的影响下，焊缝中的非过大缺陷和疏忽缺陷趋于扩大，影响设备的强度和性能，甚至缩短设备的使用寿命。
二在用厚壁加氢反应器主焊缝的无损检测在厚壁加氢反应器主焊缝的检测部分，有主体的纵向和周向对接焊缝，也有喷嘴与筒体（或封头）连接处的焊缝。
主要检测方法有超声波检测、TOFD检测、磁粉检测等方法。
2.1 脉冲反射式超声检测在厚壁加氢反应器的定期检查中，由于条件有限，很难进行放射检查，因此超声波检查成为首选方法。
厚壁加氢反应器的主焊采用窄间隙焊，一般缺陷通常垂直于检测面，所以能够通过在外筒壁上选择不同K值的角度探头和各种K值探头组合，就可以对主焊缝进行反复监测。
同时，使用直接单晶探头，用倾斜探头对母材表面进行100%的扫描，主要标准为NB/T 47013.3-2015《压力设备无损检测第3部分超声波检测》。
加氢反应器内壁双层堆焊的检验
也是 容器使 用寿命 的重 要参数 。
１ 堆 焊 工 艺评 定
１１ ｔ 接 工 艺 评 定 用 材 及 工 艺 ． 焊
热 处 理前 ，应 按 图样及 设计 文 件要求 ，在每
块堆 焊试 板应 取样 ，当图 样 中标 注 堆焊 层表 层有 效厚 度 时 ，先在 表 层刨 去一 部分 后 ，在距 表 面一 定 范 围 内取 样 。试 样进 入实 验室 ，分 析堆 焊层 的
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ ７５ 文 献 标识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１ ７ — ３ ５ （ ０ ７）０ — ０ ３ ０ Ｇ ５ ． ６ ３ ３５ ２ ０ ５０４—２
随着石 化行 业 的飞 速发 展 ，对 石油炼 制 过程
堆 焊试 板热 处 理后应 按 相关 标准 进行 侧弯 试 验 ，弯 曲试验 后 在堆 焊层 和融 合线 上无 裂纹 为合
维普资讯
２ ０ 年 第 ５期 （ １ ９期 ０７ 总 １
加氢反应器 内壁双层堆焊 的检验
刘 全 （． １ 中国 第 一重 型机 械 集 团 大连 加 氢反 应器 制 造 有 限 公 司 工 程师 ，辽 宁 大连 ｌ６ １ ） １ １３
摘 要 ：加 氢 反应 器 内壁 堆 焊 是 加 氢 设备 制造 中 的重 要 环 节 ．而 各 项 堆 焊 操 作 规 程则 是 保 证 堆 焊 质 量 的 基 本前 提 ．堆 焊 层 的质 量 又 是 容器 质 量 的 重 要指 标 。 关 键词 ：加 氢 反应 器 ； 内壁 堆 焊 过程 ：堆 焊 层检 验
方法也 要与 产品所用 的一致 。
化学成 分 ，结果 应 满足 相关 技术 要求 。在 焊态 下 分析堆 焊 层 的化学 成分 后 ，对堆 焊 层铁 素体 数进
热壁加氢反应器材料及焊接技术
白２ 世 纪６ 年代 以来 ，２２ Ｃ ｌ 钢被 广泛 应用 于 ０ ０ ．５ ｒＭｏ 加 氧 设备 ． ，是 热 壁 加 氧 反 应 器 丰 选材 料 。随 着
人们 对 设 备 损 伤 认识 的； 入 以及 冶炼 技 术 的 不 ＿ ； Ｉ ｛ 断提 高 ， 该钢 的纯 洁 性 、均 质性 、抗 氧 性 和 综 合
器 壁 太 厚 ， 反应 器总 质 量 过 人 ，给 制 造 、运 输 和 安 装 都 带 来 了很 大 困难 ， 当然 也会 使 综 合投 资增
脆 化 以及 堆 焊 层 的 剥 离 等严 重 损 伤 ， 类 设 符 设 计 要求 高 、难 度 大 ，制 造 上 艺复 杂 ，对 材 料 、 焊 接技 术 以及焊接 顾 量都 台很 高要 求 。 １ 体 材 料 应 用 及 发 展 壳
般 的 ２２ Ｃｒ Ｍｏ 制 造 大 犁 反 应 器 ， 往 往 会 造 成 ．５ １ 米
运 行情 况 良好 。加 氖 反 应 器 在 ｌ ～２ ＭＰ 高 Ｊ ０ ５ ａ 玉、 ４ ０ ８ ℃ 高温 、 临氧 及 硫 化 氢等 条 件 卜 作 ， ０ ￣４ ０ 工 为 防止 氧 脆 、氧 腐 蚀 、硫 化物 腐 蚀 、Ｃ Ｍｏ Ｎ ｒ ｇ 回火
也提 高 到ｘ ≤ １ ０ ， Ｊ １０ （ ｒ４ ５ １～ Ｘ ≤ ０ 。 ＶＴ ５ 为步 冷
成 功 后 ，近 ２ 年 来 ， 由 ｊ 州 石 油 化 Ｔ机 器 总 ，‘ ０ （ 简称 兰 石 厂 ） 、第 一 重 机 厂 （ 称 一 重 ）利 简 海锅炉厂 （ 简称 ｝ 锅 一 ）等 单 何 制 造 了板 焊 式 、 锻 焊 式 结 构 的 热壁 加 氖 反应 器 近 百 台 ，满 足 了 国
石 油 与 化 工 设备 ２ １ 年第 １ 卷 ００ ３
氢剥离试验
氢剥离试验
氢剥离试验是一种实验方法，可以用来研究有机化学中物质的分子结构。
它采用一种叫做氢-氟接收子效应（HFO）的技术，该技术通过电离氢离子（H+）和氟离子（F-）来实现氢剥离。
当H+和F-之间存在一定的距离时，分子中的C-H键就会被H+和F-解离，从而达到破坏C-H键的目的。
氢剥离试验的研究一般都是在一个实验室的专业环境下进行的。
首先，必须准备一个适合实验的试剂，包括高浓度的氢氟酸（HF）和盐酸（HCl）。
然后，将要进行试验的有机物溶解在氢氟酸或盐酸溶液中，并在一定的温度条件下反应。
当有机物发生分解反应时，会释放出碳氢化合物，其中的碳原子会通过H+的作用而被剥离，造成有机物的分子结构变化。
有时，研究者可能还需要用到一些形式的可视化技术，以观察不同的有机物的氢剥离过程的细节。
氢剥离试验的研究一直受到许多化学研究者的关注，一方面，它可以帮助科学家探究物质的结构，例如有机物中H-C键的空间结构；另一方面，它还可帮助研究者更好地了解有机物的反应过程，因为它可以提供学习有机物的反应机制的实验。
氢剥离试验在有机化学研究中的应用还有许多，例如，它可以提供支持，以确定有机物的稳定性和反应性；可以用来研究有机物的热分解反应；还可以用于研究新化合物的反应机制。
专业的科学家也可以利用氢剥离试验来研究聚合物的分子结构和反应性，以实现开发更为高效的新型化合物。
总而言之，氢剥离试验是一种研究有机物分子结构的重要方法，它可以帮助科学家们了解深入的有机物的机理，对于研究者来说，它也是一种不可缺少的实验工具。
正是由于氢剥离试验的努力，许多新的有机物分子结构等化学知识才得以发掘。
氢剥离试验
氢剥离试验氢剥离试验是一种有用的实验技术，用于测定有机物质的化学结构、组成、结合力和热力学性质。
它经常被用作化学分析中许多诊断技术的基础。
氢剥离试验也可用于发现新化合物，并增强对其结构和组份的理解。
氢剥离试验有不同的变体，其中最常用的是热氢剥离试验（HDS）。
HDS使用高温氢气在有机物质中模拟条件来拆分物质。
当有机物质通过高温氢气中的化学反应拆分时，原有物质就会发生变化，由此可以得出原有物质的分子组成和结构。
HDS一个比较简单的实验，只需要将样品放入容器中，然后封闭容器，并向其中通入高温氢气，然后根据有机物质在容器中经受的变化来测定其结构。
在HDS试验中，可以测定出原物质的分子组成和结构，测定的结果通常是可以从化学反应推测出的结构的细节信息。
除了HDS试验外，还有一种主要的氢剥离试验技术，即红外光谱（IR）试验。
红外谱测试可以用来检测有机物质中的化学结构，其原理是通过在有机物质中引入红外光，从而检测出其中含有的化学键。
IR试验比HDS试验更简单，只需要将有机物质放入红外光中就可以测出其条件。
而且，IR试验也可以测出有机物质中的其他化学关系，比如结合力和热力学性质。
HDS IR验可以说是一个套的，可以被共同使用，来检测有机物质的化学结构、组成、结合力和热力学性质。
它们也可以用来发现新化合物，并增强对其结构和组份的理解。
除了HDS和IR试验外，还有许多其他的实验方法可以用于测定有机物质的结构和组份，如核磁共振（NMR）试验，电子结构（X-ray）试验，热分析（TA）试验等等。
这些试验技术提供了对有机物质结构和组份的更多信息，可以帮助研究人员更好地理解有机物质。
总之，氢剥离试验是一种重要的化学分析技术，可以用来测定有机物质的化学结构，也可以用来发现新化合物，并增强对其结构和组份的理解。
它与其它的实验技术一起，可以构成一套完整的化学分析技术系统，用于检测和研究有机物质的结构和组份，从而帮助研究人员更好地了解有机物质的特性。
ASME-387加氢反应器制造（中文版）
ASME-387加氢反应器制造（中文版）高温高压临氢2－1/4Cr 和3Cr 钢制厚壁压力容器材料和制造要求API 推荐规程934第一版2000年12月美国石油协会w .b z f x w .c目录1 引言1.1 适用范围2 应用文件3 名词定义3.1 名词定义3.2 缩写4 设计5 母材要求5.1 材料规范 5.2 炼钢 5.3 化学成分5.4 热处理 5.5 机械性能6 焊接材料6.1 材料要求6.2 机械性能7 焊接、热处理和产品试验7.1 一般焊接要求 7.2 母材焊接 7.3 堆焊层 7.4 最终焊后热处理 8 无损检验（NDE） 8.2 制造前NDE 8.3 制造中NDE 8.4 制造完成后最终PWHT 前NDE 8.5 最终PWHT 后NDE 9 水压试验 10 装运准备 11 文件图 7-1——维氏硬度测量部位表 4-1——母材规范 5-1——试样热处理w .b zfxw.c高温高压临氢21/4Cr 和3Cr 钢制厚壁压力容器材料和制造要求1引言本推荐规程适用于炼油、石油化工行业中新建的在高温和高压，氢和含氢流体介质条件下运行的厚壁压力容器。
它是根据这些行业几十年来对这些设备的操作经验和制造厂商和用户的试验结果制订的。
具有这些厚壁压力容器过程装置的业主和认可证颁发者可以修改或补充这个推荐规程，提出附加要求。
1.1 适用范围本推荐规程提出了用于高温高压临氢的新的2 1/4Cr 和3Cr 钢制压力容器的材料和制造要求，适用于按照ASME 规范第Ⅷ卷第2分卷，包括附录26 Cr-Mo 钢焊接和热处理的附加要求的强制规则以及ASME 规范案例2151设计、制造、认证和颁发执照的压力容器。
本推荐规程涉及的材料有普通钢材包括标准的2-1/4Cr-1Mo 钢, 标准的3Cr-1Mo 钢和改进型钢包括增强的2-1/4Cr-1Mo 钢、2-1/4C-1rMo-1/4V 钢、3Cr-1Mo-1/4V-Ti-B 钢和3Cr-1Mo-1/4V-Cb-Ca 钢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
国外热壁加氢反应器堆焊层氢剥离试验方法简介
大连东北核工业设备无损检测有限公司
摘要
本文简要介绍了国外基于ASTM G146-01关于热壁加氢反应器堆焊层与基
材之间抗氢致剥离特性的试验方法和试验程序，包括试样尺寸确定、热
处理、超声检测、清洗、除气、压力试验、充氢、试块切割、金相检测等。
1 前言
热壁加氢反应器在使用一定时间后，检测发现制造时结合良好的堆焊层发生与主体局部分离的现象,称之为堆焊层的剥离。
剥离发生的原因，目前比较一致的观点是：在高温高压条件下操作所吸收的氢，在停工时冷却过程中会在基材与堆焊层界面上积存（该界面金相组织比较粗大，且伴生部分σ相或马氏体组织），氢浓度较高。
另外，基材与堆焊层的热膨胀系数相差较大，热应力相应较大。
氢和应力的综合作用容易诱发剥离。
反应器基材与堆焊层界面间的剥离现象，本质上也是一种氢脆（氢致裂纹），宏观下是沿晶界层发展的，属于两种不同材质在晶界面上因残留氢而引起的氢脆开裂。
影响抗剥离性能的因素是多方面的，许多机理仍在探索之中，因此，该试验研究目前在国内外都是一个重点方向。
我国80年代开始利用抚顺石油三厂的高压釜开展了抗剥离性能测试，后又在华东化工学院开展了试验。
随着我国炼油行业的发展，对该项科研试验工作更加重视，1994年由石化总公司等部门组织投资，建立了一个完善的试验装置，专门用于开展堆焊层抗剥离性能的研究。
此外，甘工大、兰石厂、中国一重集团等陆续开展了加氢堆焊层的抗氢剥离试验方面的研究。
国际上对这个课题的研究，美国和日本是比较领先的，而且美国建立了
完善的试验标准。
本文重点介绍国外某公司按ASTM G146-01《高压高温加氢精制设备不锈钢/钢界面剥离倾向评估评定标准》进行剥离试验的试验方法和程序。
2 试样制备及试验过程
试样制备及试验过程按如下步骤进行：
2.1 剥离试验试样取自堆焊焊接工艺评定试板，尺寸见图1。
2.2 测量下述试样尺寸：(a)直径，(b)厚度，(c)堆焊层厚度。
2.3 将试样侧壁堆焊TP309L+TP347，焊后的尺寸应满足图2要求。
2.4 对试样进行热处理（705±14℃×3220
小时）。
注意在427℃以上，
在密闭炉内的加热和冷却速度不得超过56℃/小时；从427℃以下，试
样在静止空气中冷却。
热处理曲线见图3。
2.5 试样冷却后进行超声波检测，按ASME Sec. V, Article 4,
Technique two 执行。
对于在不锈钢/钢交界面1㎜范围内（含）发现的
任何缺陷、开裂或分层，均应在报告中体现出来。
超声波检测仪可以采用EPCH4 (Panametrics)，探头为K5M
(Krautkräme)，探头直径为φ6.3㎜，频率5MHz ，灵敏度为φ3㎜平底
孔衰减80%。
超声波检测仪器的灵敏度，在每次检测前，都应验证，采用模拟堆
焊校准试块，检测工艺与实际相同。
校验试块按图4制作。
图1 试样尺寸 图2 试样侧壁堆焊后的尺寸
2.6 清洗试块。
脱脂后采用不含氯的溶剂
清洗。
清洗后，不得用裸手接触试样。
2.7 将试块置于充氢装置中，如图5。
试
样在装置中的摆放，应采用工装定位，并
获得均匀加热。
定时检查试样的均温情况。
2.8 密封、除气，连通系统。
除气时，可
以反复抽真空/充入惰性气体（氩气或氦
气），至少3个循环，以减少装置内的氧含
量。
除气工艺应在试验开始时，在特定装置中采用气体分析法进行验证。
并且下述部位充气后应重新验证：承压部、试验系统、除气工序中。
2.9 采用氮气进行压力试验，试验压力≥21.05MPaG ，保压≥10分钟，见图6。
2.10 释放惰性气体，抽真空。
2.11 充入氢气，加压至21.05MPaG ，并缓
慢加热至460℃。
待试验温度和压力稳定后，保持该状态48±1小时。
然后，冷却，速率≥300℃/小时。
温度低于200℃，卸压，可以充入惰性气体，或者直接在空气中冷却。
冷却至室温时，试块在24±2.5℃保存7天，然后进行UT 检测。
上述过程，见图7。
图5 充氢装置
图3 焊后热处理 图4 超声波校验试块
如果试验系统中的任何部分断开或者加压过程中更换惰性气体或
试验气体，除气工序应重新开始。
如果温度或压力超过预期值分别5℃或0.3MPa ，试验应中断，重新开始。
从200℃以下的冷却，采用30～60m/min 的压缩空气冲刷试块每个面，冷却至室温，试块采用陶质分隔块支撑。
如果采用压缩空气在该温度区间得不到快速降温，可对试样进行喷淋以强制冷却。
2.12 按2.5条所述的UT 方法，检测并记录剥离区域的数量、尺寸和分布。
按ASMEG146第12章提供的文字数字编码确定剥离等级。
2.13 UT 检测后，将试块切割。
如果UT 检测未发现剥离（HID ），按图8所示将试块从中间切开；如果发现HID ，切口应位于剥离最严重的区域。
试样按ASTM 标准Practice E3分别进行金相打磨、抛光，边缘部
分可以倒角。
基材部分可以加工掉约一半，以方便制备金相试样。
2.14检验不锈钢/钢交界面，然后，侵蚀试样并再次检验。
检验在显微镜下进行，通常侵蚀前后的微观金相照片取200×。
微观金相照片的拍摄位置见图9，分别为：a.焊道中间与基材交界
区；b.焊道搭接部位与基材交界区；c.焊道内部（过渡层）；d.基
压力
图6 气压试验曲线 图7 充氢过程曲线
347堆焊层
309L堆焊层
图8 试块分割 图9 微观金相照片的拍摄位置
材内部。
3 结束语
国际上经过多年来的不断努力，对氢致剥离的研究已经取得了丰硕的成果，我国在这方面虽然起步较晚，但进步很快。
考虑到HID的巨大危害，建立统一的试验和验收标准势在必行。
希望本文能起到抛砖引玉的作用，同行们可以继续积累经验，争取早日建立我国的试验标准。