加氢反应器制造过程中的无损检测及堆焊层的超声波探伤

科技论坛

加氢反应器制造过程中的无损检测及堆焊层的超声波探伤

杨坤

（哈尔滨市锅炉压力容器检验研究所，黑龙江哈尔滨150076）

摘要：重点介绍了加氢反应器制造过程中的无损检测及堆焊层的超声波探伤的技术要求。

关键词：加氢反应器;无损检测;堆焊层超声波探伤

加氢反应器是有机化学实验室和实际生产过程中一件非常重要的设备，不仅可以用作加氢反应的容器，而且也可用于液体和气体需要充分混合的场合。常用的加氢反应器有两类：一类用于高沸点液体或固体（固体需先溶于溶剂或加热熔融）原料的液相加氢过程，如油脂加氢、重质油品的加氢裂解等。液相加氢常在加压下进行，过程可以是间歇式的，也可以是连续的。间歇液相加氢常采用具有搅拌装置的压力釜或鼓泡反应器。连续液相加氢可采用涓流床反应器或气、液、固三相同向连续流动的管式反应器。另一类反应器用于气相连续加氢过程，如苯常压气相加氢制环己烷、一氧化碳高压气相加氢合成甲醇等，反应器的类型可以是列管式或塔式。工业应用：加氢过程在石油炼制工业中，除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘（用作溶剂）、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等。

1设备特点

加氢反应器是在高温、高压、临氢环境中的特殊的III类容器，结构尺寸大，单台设备重量大。它的操作运行条件苛刻，在高温、高压下直接受硫化氢的腐蚀、氢腐蚀、氢脆、回火脆、蠕变脆化以及堆焊层剥离、应力腐蚀开裂等缺陷都有可能造成设备损坏事故。由于加氢反应器技术要求高，制造工艺复杂，又由于它在炼化装置的重要位置，这就要求在制造过程中，应严格执行有关规程标准，按照图纸和工艺要求，建立科学的质保体系，确保制造质量。其中焊接质量的好坏，又是制造质量的关键。

2设备主要技术参数（见表1）

3无损探伤要求

反应器内壁堆焊层的渗透探伤是整个检验工作中的重点，三台反应器内壁堆焊层、人孔各开口接管密封槽均作100%的渗透探伤，其总面积达530m2。反应器使用十几年，内壁堆焊层表面结了一层约0.2mm厚的较坚硬的具有金属光泽的铁碳化合物（打磨后见光泽，易误认为是金属本色二渗透探伤漏检），我们采用的是先用4M Pa水冲洗，12h后用角向磨平进行打磨，再用电动钢刷刷去仍未磨去的结垢，实践证明此方法不易损伤焊层，比较安全可靠。所有A，B类焊缝都要100％RT，100％UT，100％MT，100％PT。其中，l237X光拍片671张，1239x光拍片569张。由于加氢反应器是厚壁容器，厚度117／127mm，常规x射线机能量不够，穿不远。为了提高x光片一次合格率，焊接完成后，先进行超声波检测，检测合格后，再进行X射线检测。所以x光片合格率很高，底片各项指标(包括黑度、灵敏度)经测评都合格。同时，为了保证x光片拍照的成功率，每个部位都拍两张片，以防止x光片本身缺陷和在处理过程中的失误。这样一来，虽然保证了质量，但探伤的成本却提高了。由此看来，超声波探伤的准确性就显得十分重要。根据制造工艺，以上两台加氢反应器所有内表面都堆焊耐蚀层，层厚大于或等于7.5mm。堆焊层的工艺顺序：a.清理待堆焊面，并M T合格；b.预热200℃以上；c.堆焊过渡层；d.PT检测合格;e.堆焊表层；f. PT检测合格；g.堆焊层超声波检测。要求堆焊层表面应平滑，相邻之间凹量不得大于1.5mm，焊道接头不平度不得超过1.5mm。

4检测设备

4.1试块（见表2）。

4.2调试。4.2.1从堆焊层侧检测，检测堆焊层缺陷采用T1试块，试块基板厚度至少为堆焊层两倍。4.2.2从基板侧探测，检测堆焊层缺陷采用贝试块，试块厚度与被检测板厚度差不超过25mm。4.2.3检测堆焊层和基板的未结合采用T3试块。

当从基板表面探测时，采

用T3a试块，被检测基板

厚度和试块基板厚度差

不超过25mm；当从堆焊

层侧检测时，采用门T3b

试块，试块上的基板厚度

至少为堆层厚度的两倍。

4.2.4灵敏度校验。采用T1

试块，双斜探头校准：探

头放在堆焊层表面，测直

径1.5mm长横孔，将最大

反射波幅度调至80％为

基准灵敏度。双晶直探头

校准：将探头放在堆焊层

表面，测直径2mm底孔，

将最大反射波幅度调至

80％为基准灵敏度。纵波

斜探头校准：将探头放在

基板侧，测直径1.5mm长横孔，将最大反射波幅度调至80％为基准灵敏度。采用T2试块校准：单直探头放在基板一例，使直径2mm底孔回波幅度调至80％为基准灵敏度。采用T3试块，双晶直探头校准：将探头放在堆焊层侧，使直径10mm底孔回波幅度调至80％为基准灵敏度。单直探头校准：将探头放在基板侧，使直径10mm底孔回波幅度调至80％为基准灵敏度。

5扫查

应从基板侧或堆焊层进行。如认为有必要，也可从另一侧补充检测。扫查灵敏度应在基准灵敏度基础上提高6dB加以补偿。现场探伤程序(基板侧探伤)如下：a.清理探伤面(除锈、打磨或喷砂)；b.划线做网格(100×100mm)；c.划分纵横坐标定方位，周向为y轴，轴向为x轴：打钢印做永久性记载。以上两项工作主要是针对发现缺陷时，对缺陷进行定位；d.对堆焊层界面采用2.5p20-D直探头、5N14窄脉冲直探头从外壁进行扫查。如发现缺陷，用2.5P直径10双晶直探头从内壁复查；e.对准焊层层下采用2.5PKl斜探头、2.5Pki纵波斜探头从外壁沿极带堆焊方向和垂直极带方向进行不同方向扫查。如发现缺陷，用70%双晶斜探头从内壁对缺陷部位进行复查。所有堆焊界面、堆焊层层下全部100％超声波检测。主要检查缺陷是否剥离和未熔合。经过现场对两台加氢反应器堆焊层的超声波检测，没有发现有上述缺陷的存在。

加氢反应器的无损检测工作，是一项既全面又复杂的检测工作。要达到适应此项检验工作的要求，不仅要熟练掌握各种有关规程、标推，而且还要有丰富的理论知识和实践经验、高度的责任心及认真的工作态度。这样，才能成为一名合格的检验人员，才能高质量地完成各项复杂的检验工作。

参考文献

[1]潘荣宝.热壁加氢反应器堆焊层缺陷的超声波探伤[J].压力容器,1997(2).

[2]王洪海,闫胜昝.高炳军,王俊宝,李春利.加氢反应器上半部应力分析与强度评定[J].炼油技术与工程,2006(12).

[3]闫胜昝.加氢反应器上部应力分析与结构优化研究[D].天津：河北工业大学,2003.

[4]张娜.大型压力容器法兰密封面在线修复技术的研究[D].郑州：兰州理工大学,2007.

[5]侯静.基于ANSYS的加氢反应器的结构优化设计及可靠性分析[D].乌鲁木齐：新疆大学,2007.

35

··