制氫裝置脫硫反應(yīng)器檢驗(yàn)

韋 保 張永紅 王世強(qiáng) 張 斌

大連市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院 遼寧大連 116600

制氫裝置是煉油廠中一個(gè)非常重要的裝置，其所用原料及產(chǎn)品均是易燃易爆的介質(zhì)，且在高溫、中壓、臨氫狀態(tài)下操作，苛刻的工藝操作條件及復(fù)雜的工藝過程極易釀成事故。制氫裝置中的壓力容器在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)裂紋等問題，而脫硫反應(yīng)器是制氫裝置中一個(gè)非常重要的設(shè)備，在定期檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)非常重視。

1 脫硫反應(yīng)器基本情況

某煉油廠制氫裝置脫硫反應(yīng)器R102- 1（見圖1）于1992年10月設(shè)計(jì)，1994年3月制造，1997年7月投用至今。主要技術(shù)參數(shù)如下：

容器規(guī)格：Φ1800×δ42×L7300mm；

設(shè)計(jì)壓力：4.16MPa；設(shè)計(jì)溫度：400℃；

操作壓力：3.3MPa；操作溫度：365℃；

工作介質(zhì)：H2S、H2、輕烴；

主體材質(zhì)：SA387Gr12CL2；公稱壁厚：筒體：42mm、封頭：41mm；腐蝕裕度：6mm。

2 制定檢驗(yàn)方案

制定檢驗(yàn)方案的依據(jù)：TSG R7001- 2013《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》、TSG R0004- 2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等。

本次檢驗(yàn)重點(diǎn)：上次檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題部位，應(yīng)力腐蝕傾向、易發(fā)生問題部位或應(yīng)力集中部位，腐蝕嚴(yán)重部位檢驗(yàn)、結(jié)構(gòu)不合理部位的檢驗(yàn)等。

因介質(zhì)中存在H2S 和H2，操作溫度比較高，故本次檢驗(yàn)重點(diǎn)在內(nèi)表面H2S 和H2 造成的腐蝕損傷或材質(zhì)劣化。對(duì)上次檢驗(yàn)UT 發(fā)現(xiàn)缺陷處（B0 焊縫）進(jìn)行復(fù)查，以確認(rèn)是否有新生缺陷發(fā)生。由于在煉油廠的檢驗(yàn)計(jì)劃中不確定脫硫反應(yīng)器是否卸劑，故制定兩種檢驗(yàn)方案。

2.1 卸劑情況

除宏觀檢驗(yàn)和壁厚測(cè)定外，主要進(jìn)行以下檢驗(yàn)：

圖1 制氫裝置脫硫反應(yīng)器R102- 1 示意圖

（1）所有接管角焊縫（包括熱電偶與筒體連接角焊縫和上部原料入口線與人孔端蓋連接角焊縫）內(nèi)表面100%PT；法蘭（包括端蓋）梯形槽密封面和N1/ N3 角焊縫外表面100%PT；

（2）所有對(duì)接焊縫（包括人孔、卸劑管和下部出料口接管與封頭連接的對(duì)接焊縫）內(nèi)表面100%MT；人孔上主螺栓100%MT；

（3）B0、B4 焊縫、熱影響區(qū)以及兩側(cè)母材內(nèi)表面硬度和金相各一點(diǎn)。

2.2 不卸劑情況

除宏觀檢驗(yàn)和壁厚測(cè)定外，主要進(jìn)行以下檢驗(yàn)：

（1）外表面對(duì)接焊縫100%UT 和MT（包括人孔、卸劑管和下部出料口接管與封頭連接對(duì)接焊縫）；

（2）所有接管角焊縫外表面100%PT（重點(diǎn)檢查原料氣入口和熱電偶接管根部角焊縫）；

（3）B0、B4 焊縫、熱影響區(qū)以及兩側(cè)母材外表面硬度和金相各一點(diǎn)。

3 檢驗(yàn)的實(shí)施

在煉油廠大檢修期間，確定脫硫反應(yīng)器不卸劑，故實(shí)際檢驗(yàn)中按照不卸劑方案進(jìn)行。

3.1 宏觀檢驗(yàn)

主要采用目視的方法，必要時(shí)采用直尺、焊縫檢驗(yàn)尺、內(nèi)窺鏡、5～10 倍放大鏡等對(duì)脫硫反應(yīng)器的本體結(jié)構(gòu)、外觀尺寸以及表面情況等進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果為合格。

3.2 壁厚測(cè)定

測(cè)厚儀器采用的是在檢定有效期內(nèi)的超聲波測(cè)厚儀，對(duì)脫硫反應(yīng)器進(jìn)行定點(diǎn)及不定點(diǎn)測(cè)厚，一般每塊板不少于4 點(diǎn)，接管不少于2 點(diǎn)。這次檢驗(yàn)中實(shí)測(cè)壁厚符合設(shè)計(jì)要求，無需做壁厚強(qiáng)度校核。

3.3 無損檢測(cè)

按照不卸劑方案要求，對(duì)脫硫反應(yīng)器的對(duì)接焊縫以及角焊縫外表面進(jìn)行PT、MT、UT 檢測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為JB/ T4730- 2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》，檢測(cè)結(jié)果是焊接接頭質(zhì)量分級(jí)Ⅰ級(jí)，合格。

3.4 硬度測(cè)定

選用型號(hào)為HT- 2000A 便攜式里氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)定，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是GB/ T17394- 1998，硬度計(jì)在檢定有效期內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果是封頭母材的硬度在148～155HB 之間，筒體母材的硬度在145～160HB 之間，熱影響區(qū)的硬度在176～191HB 之間，焊縫的硬度在190～197HB 之間，故硬度均無異常。

圖2 母材組織100×照片

圖3 焊縫組織100× 照片

3.5 金相分析

金相分析是用金相顯微鏡現(xiàn)場(chǎng)直接觀察，結(jié)果顯示封頭和筒體的金相組織為鐵素體+ 珠光體，焊縫及其熱影響區(qū)組織為貝氏體，晶粒度均為7 級(jí)，摘取兩幅金相組織，與上封頭連接的筒體的顯微組織（見圖2），焊縫B0 的顯微組織（見圖3）。

經(jīng)過檢驗(yàn)，制氫裝置的脫硫反應(yīng)器未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，安全狀況等級(jí)定為1 級(jí)。但由于該容器到2017年7月使用期限超過20年，根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：使用超過20年的壓力容器，如果要繼續(xù)使用，使用單位應(yīng)當(dāng)委托有資格的特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)過使用單位主要負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后，方可繼續(xù)使用。所以下次檢驗(yàn)日期只能給到2017年7月。且該容器在使用過程中嚴(yán)禁超溫、超壓運(yùn)行及改變工作介質(zhì)，并制定可靠的監(jiān)護(hù)和搶險(xiǎn)措施，壓力容器操作人員應(yīng)持證上崗。

1 TSG R7001- 2013. 壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

2 TSG R0004- 2009. 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

3 JB/ T 4730- 2005. 承壓設(shè)備無損探傷檢測(cè)[S].

4 韋保. 石化企業(yè)大檢修如何配合壓力容器定檢 [J]. 廣州化工,2013,41(6) :212.

5 韋保. 壓力容器定檢[J]. 遼寧化工,2013,42(5):539.