加氢反应器堆焊层裂纹的修复
- 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)。
加氢反应器堆焊层裂纹的修复
发表时间:2019-11-07T13:49:49.077Z 来源:《基层建设》2019年第23期作者:朱良蒙陈兆飞李儒
[导读] 摘要:某石化馏份油加氢装置安装有 1 台加氢改质反应器,该反应器于 2008 年 3 月投用,2010 年 5 月装置大修,反应器首次压检,未发现堆焊层裂纹缺陷,安全等级评定为 3 级;2013 年 5 月装置大修,反应器第 2 次压检,检验发现反应器顶部分配盘支撑圈下部手工堆焊处存在 11 处裂纹,10 处较浅裂纹打磨、补焊耐蚀层后消除,1 处裂纹深入过渡层但未到基层,补焊中随焊随裂、缺陷不断扩
中国石油天然气第七建设有限公司山东胶州 266300
摘要:某石化馏份油加氢装置安装有 1 台加氢改质反应器,该反应器于 2008 年 3 月投用,2010 年 5 月装置大修,反应器首次压检,未发现堆焊层裂纹缺陷,安全等级评定为 3 级;2013 年 5 月装置大修,反应器第 2 次压检,检验发现反应器顶部分配盘支撑圈下部手工堆焊处存在 11 处裂纹,10 处较浅裂纹打磨、补焊耐蚀层后消除,1 处裂纹深入过渡层但未到基层,补焊中随焊随裂、缺陷不断扩大,未再处理,安全等级评定为 4 级、监护运行;2015 年 10 月装置大修,反应器第 3 次压检,检验发现反应器顶部分配盘支撑圈上、下部手工堆焊处存在 8 处裂纹(其中 1 处裂纹为 2013 年遗留),8 处裂纹返修全部消除,安全等级评定为 3 级;2018 年 10月装置大修,反应器第 4 次压检,对 2015 年返修的 8 处裂纹进行检查,未发现再裂。
关键词:加氢反应器堆焊层裂纹补焊热处理
1 反应器技术参数
反应器设计压力10.4MPa,设计温度450 ℃,主体材质 2.25Cr-1Mo,堆焊层材质 TP309L+TP347,筒体厚度116+6.5mm,封头厚度65+6.5mm。
2 堆焊层裂纹情况
2015 年反应器压检发现顶部分配盘支撑圈上下部手工堆焊处存在 8 处裂纹,其中 1 处裂纹位于支撑圈上部、7 处裂纹位于支撑圈下部(其中 1 处裂纹为 2013 年遗留),经打磨消除裂纹,打磨最深处 6mm 左右,用硫酸铜溶液检测,未到达基层。图 1 为典型堆焊层裂纹缺陷图。
3 堆焊层裂纹修复
(1)打磨前消氢。由于反应器为在役设备,运行过程中介质中的氢可能进入母材,故须先对缺陷返修区域进行消氢处理,消氢方式为电加热,消氢处理恒温温度为 350℃土20℃,保温时间 12h。
图 1 典型堆焊层裂纹缺陷
(2)着色标记。消氢处理降至常温后对裂纹区域再次进行着色检测,完成缺陷标记。
(3)缺陷去除。a)对标记缺陷部位采用电动铣刀打磨去除,打磨过程控制进刀量,每次去除深度≯0.5mm,以防局部过热(温度≯100℃),必要时打磨部位淋水降温;b)对缺陷去除后部位进行 100%PT,I 级合格。
(4)不同深度缺陷的处理方法。a)打磨深度≤ l.5mm,不予补焊;b)1.5mm <打磨深度≤ 4.0mm,用 Avesta347 φ3.2 焊条补焊;c)4.0mm <打磨深度≤ 12.0mm,用 Avesta309L φ3.2 焊条(过渡层)+Avesta347 φ3.2 焊条(耐蚀层)补焊;过渡层焊至离堆焊层表面 3 ~3.5mm 处,余下的进行耐蚀层焊接。
(5)缺陷修复工艺。a)返修采用焊条电弧焊,堆焊层焊条为 Avesta309L、Avesta347,直径 φ3.2;b)补焊用焊条使用前进行烘焙,烘焙后放置在专用的保温桶内,桶内焊条放置时间不得超过 4h,超过放置时间必须重新烘焙;c)焊接采用短弧操作,并严格控制道间温度;d)过渡层焊前预热,焊前预热及道间温度 150 ~ 200℃,当返修深度> 5mm 时,焊后立即进行消氢处理,消氢处理恒温温度为 350℃土 20℃,保温时间 2h;当返修深度≤ 5mm 时,不必进行消氢处理;过渡层焊后应测量距离表面的高度并根据实际情况进行修整,为了保证面层的有效厚度,应打磨至距离表面3~3.5mm;e)耐蚀层堆焊采用Avesta347焊条,焊前不需预热,焊接道间温度≤ 100℃;f)焊接时注意收弧处的质量,收弧时应将熔池填满;g)耐蚀层焊缝余高控制在≤ 1.5mm,且与周围堆焊层打磨成圆滑过渡;h)焊接工艺参数(表 1)。
(6)返修焊缝检测。a)过渡层焊缝焊后 24h 进行外观检查和 100%PT 检测,按 JB/T4730 标准Ⅰ级为合格,合格后方可进行耐蚀层的焊接;b)对耐蚀层焊缝进行外观检查和100%UT+100%PT 检测,按 JB/T4730 标准Ⅰ级为合格。
(7)铁素体检测。全部堆焊完毕后,在焊态下对耐蚀层进行铁素体数测定,每处至少测 6 个读数,以铁素体数 3~ 10FN 为合格。(8)焊接热处理。①打磨前消氢。对缺陷部位及四周不少于 200mm 区域进行消氢处理。为了保证消氢效果,采用履带式工装加热
器,在筒体内侧对返修区域进行局部消氢,将返修区域均匀加热至 350±20℃,保温 12h,同时筒体外侧设置保温棉,棉厚 60mm,保温区域为对应的加热区及加热区以外不少于 200mm,以减少温度梯度。焊件保温期间,加热区内最高与最低温度之差不易大于20℃;降温至200℃后,可在静止空气中冷却。内侧加热时,必须保证每块加热器至少设置 1 个测温点。②过渡层焊后消氢。过渡层返修完毕后,立即进行 350±20℃,保温2h 的焊后消氢处理,方案同上。③预热及道间温度控制。过渡层焊前进行预热,焊前预热及道间温度控制 150 ~200℃。预热采用打磨前消氢处理相同的方案,返修焊接时间较长时,热处理配合道间温度控制,将加热器设置到返修对应位置的筒体外侧,采用接触式测温仪测温配合焊接进行道间温度控制。
4 结语
(1)反应器顶部分配盘支撑圈上下部手工堆焊处频繁出现的裂纹,经打磨均能发现夹杂、密集气孔等缺陷源,说明手工堆焊埋藏缺陷诱发了堆焊层裂纹的形成。众多源发于堆焊层的裂纹没有一处扩展至铬钼钢基层,说明加氢反应器堆焊层裂纹一般不会向铬钼钢基层扩展。
(2)该返修方案经设备 3 年运行检验,证明是行之有效的。反应器堆焊层裂纹可能还会出现,但掌握了缺陷处理的手段就能做到有备无患。
参考文献:
[1]李多民.高压渣油加氢反应器裂纹的修复[J].压力容器,2009,26(1):57-59.