第三部分 加氢反应器监造.doc

第三部分加氢反应器监造1.加氢反应器的结构特点1.1加氢反应器是炼油企业加氢装置（加氢精制、加氢裂化及渣油装置）的核心设备。其工艺过程是将进入到反应器的物料（原料油）在高温、高压或氢分压下靠催化剂的作用在反应器内发生裂化、加氢、异构化等反应（加氢裂化）或与氢发生反应，使烯烃饱和，改变了原料的化学成分，脱出硫、氮、氧化合物杂质，同时催化剂吸附金属杂质（加氢精制），改善产品质量，进而生产低硫的清洁燃料。通过加氢提高油品质量是目前主流的工艺技术，是清洁燃料技术。1.2加氢反应器根据结构形式分为固定床和沸腾床两类，根据介质、腐蚀等情况又分为热壁和冷壁反应器，在高温、高压下为防止内壁氢腐蚀或硫化氢腐蚀，目前炼油厂均采用的是固定床式热壁加氢反应器。热壁加氢反应器按材料炼制过程分为板焊和锻焊两种结构，板焊结构一般用在厚度为200mm以内的反应器，超过200mm的则选择锻焊结构。加氢反应器设计压力818MPa，设计温度425454。（煤液化反应器为482，设计压力为25.78MPa）1.3加氢反应器由壳体、封头、进、出口法兰接管、卸料管、冷氢管等主要承压件及顶部入口扩散器、底部出口收集器、分配盘、冷氢盘、格栅等内件组成，反应器还配有多只热偶管。2.监造的通用性依据2.1 TSG R 0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程2.2 JB 4732-1995（2005年）钢制压力容器-分析设计2.3 GB 150-2010固定式压力容器2.4 加氢反应器订货技术协议2.5 API RP 934A-2010用于高温高压临氢工况的2?Cr-1Mo、2?Cr-1Mo-?V、3Cr-1Mo、 3Cr-1Mo-?V钢制厚壁压力容器的材料和制造要求2.6 API RP 934C-2008用于温度低于441高压临氢工况的1?Cr-?Mo钢制厚壁压力容器的材料和制造要求2.7 API RP 941-2008炼油厂和石油化工厂用高温高压临氢作业用钢2.8 相关标准等3.原材料监造要求3.1 冶炼工艺应采用电炉熔炼，真空脱氧，控制硫、磷及微量元素含量。3.2应审核主体材料（含焊接材料）质量证明书，材料牌号及规格、热处理状态、锻件级别、数量、 供货商等，并与订货技术协议规定一致。3.3 主体材料应进行外观、几何尺寸、材料标记检查。3.4筒体、封头、进出口法兰及盖、法兰接管等主要承压件的化学成分（包括对微量元素As, Sn ,Sb 及杂质S,P含量的苛刻要求）、回火脆性敏感系数（X, J）、常温机械性能、高温机械性能、夏比 （charpy）V冲击试验（特殊的低温要求）、晶粒度及非金属夹杂物（指锻件）、硬度、回火脆化倾向评定、无损检测结果及取样部位（对筒体、封头、大型锻件均要求双端取样）、试样数量、模拟热处理状态等应与订货技术协议规定一致。材料复验应按固定式压力容器安全技术监察规程、订货技术协议规定执行。3.5 内件、主螺栓、主螺母、裙座等材料检验应与订货技术协议规定一致。3.6 主螺栓和主螺母应逐件进行硬度测试，按订货技术协议验收。3.7 50棒料加工的螺栓粗加工后应进行超声波检测，按订货技术协议验收。3.8 基材焊接材料和堆焊材料检验应与订货技术协议规定一致。3.9凡在制造过程中改变热处理状态的主体材料，应重新进行性能热处理，其机械性能结果应符合母材的规定。4.焊接监造要求4.1焊工作业必须持有相应类别的有效焊接资格证书。4.2制造厂应在产品施焊前，根据图样、订货技术协议及相关标准的规定完成焊接工艺评定。焊接工艺评定至少覆盖基体焊接工艺评定、堆焊工艺评定、异种钢焊接工艺评定三大类。每类根据不同牌号、规格、不同焊接材料的组合、不同焊接方法、焊接位置等均有多项评定，焊接工艺评定报告应经设计、业主或监造机构等的确认。4.3 基体金属焊接工艺应按照以下要求进行评定（PQR）：4.3.1 用于焊接工艺评定的母材与制造容器的母材应是同一商业牌号，可以用板或者锻件。使用的焊条，焊丝，焊剂组合的类型和牌号需与产品焊接使用的一致。4.3.2 对每一焊接工艺都要对焊缝金属和热影响区进行夏比 （charpy）V冲击试验。对于2?Cr-1Mo、2?Cr-1Mo-?V、3Cr-1Mo、3Cr-1Mo-?V材料，三个试样在-29的冲击功平均值应55J，单个试样的最低冲击功47J，塑性断口百分比和侧向膨胀量应有记录和报告。对于1?Cr-?Mo材料，三个试样在-18的冲击功平均值应55J，单个试样的最低冲击功27J，塑性断口百分比应25%，侧向膨胀量应有记录和报告。4.3.3经最小焊后热处理的焊接试样，应在垂直于焊缝位置测量2组维氏硬度。二条测量线应分别距内外表面1.5mm，如图3-1所示。热影响区的测点应尽可能接近融合线部分（大约为 0.2mm）。每条测量线包括 10个硬度测点，每一焊缝试样共20 个硬度读数。普通铬-钼钢的硬度不能超过 235HV10，改进型铬-钼钢（加钒钢）不能超过 248HV10。图3-1 维氏硬度测点4.3.4 经最小焊后热处理和最大焊后热处理的焊接试样，还应做焊接接头的拉伸试验。并且要满足母材室温（包括全焊缝金属）及高温拉伸性能的要求。4.4 奥氏体不锈钢堆焊工艺及堆焊工艺评定 （PQR）：4.4.1 347型奥氏体不锈钢堆焊层的铁素体含量应为 310FN（铁素体数）， 316L奥氏体不锈钢堆焊层的铁素体含量规定为 38FN（铁素体数）。4.4.2 抗氢剥离试验1）抗氢剥离试验是否做由买方决定，试验方法由买方和制造方协商制定。业主或买方应提出试验要求和合格指标。试验参数需代表设备在运行中或者超过实际的最大操作条件（氢分压，温度、冷却速率）。2）容器筒体、封头、接管的每一堆焊工艺，堆焊前应完成抗氢剥离试验，其结果可以提交购买方审核。并由此制定WPS和堆焊操作条件。3）对于2?Cr-1Mo材料的反应器，当操作压力低于90巴时，氢剥离的风险很低，购买方可以考虑免试。改进型铬-钼钢（加钒钢）对氢剥离的敏感性很低，买方可以考虑和评估制造方在同样条件下的剥离试验结果，不必重做。4）试样和试验方法需满足ASTM G 146-2007高温高压炼油含氢工况下双金属不锈合金/钢板未结合的评定标准，可接受的试验结果为A等级。4.4.3堆焊工艺评定1）工艺评定试验用的母材应与容器制造使用母材应为同一商业牌号，材料可以是板材也可以是锻件。试样的厚度应不小于容器母材厚度的一半或者50mm，可选取小的那个。堆焊工艺评定用焊条、焊丝、焊带和焊剂的类型和牌号应与制造中使用的完全一致。2）工艺评定用试板应进行最大焊后热处理。3）堆焊层的化学成分分析应从介质接触面取样，并应在堆焊层的面层取样。具体取样部位应符合订货技术协议规定。4）根据化学成分分析的结果按照ASME C篇SFA-5.22弧焊用不锈钢药芯焊丝和钨极气体保护焊用不锈钢药芯填充丝标准WRC（焊接研究委员会）-1992图（图A2）计算铁素体数。（该图是以铁素体数（FN）作为单位的预测铁素体，对于预测“300”系列不锈钢焊缝金属中的铁素体是目前最为精确和应该优先选用的图。采用这张图，铁素体的测定值与预测值之间有更紧密的一致性。而以往采用的百分数铁素体现以铁素体数（FN）取代）。4.4.4奥氏体不锈钢堆焊层的预热和热处理对第一层堆焊层，母材应预热到94。最大层间温度为250。如果堆焊后采用静止空气中冷却，堆焊后的中间消应力热处理（ISR）可以省略。对于第二层及以后各层堆焊，不需要进行预热。4.5铬-钼钢或加钒钢或异种钢的焊接工艺评定及铬-钼钢或改进型铬-钼钢（加钒钢）的堆焊工艺评定按NB/T 47014-2011承压设备焊接工艺评定和订货技术协议进行。4.6 根据评定合格的焊接工艺制订焊接工艺指导书（WPS）。4.7 焊接作业应严格遵守焊接工艺纪律。4.8焊前应预热、焊后应及时进行消应力处理。4.8.1焊前预热（含卷制和热切割）的温度对普通型铬-钼钢母材至少要加热到150，对改进型铬-钼钢（如加钒钢等）至少要加热到 177。焊接时，预热温度要一直保持到焊后热处理、中间消应力热处理（ISR）或脱氢热处理（DHT）。目的是为了除氢，尽量避免氢致裂纹，以及保证焊缝的韧性。对于对接焊和角焊缝，预热温度应保持整个板厚一致，且焊缝内侧和外侧至少1个板厚的距离。但是，预热宽度从焊接边缘算起不必超过100mm。4.8.2 中间消应力热处理（ISR）或脱氢热处理（DHT）如果要用脱氢热处理替代中间消应热处理，需要仔细考虑冶金因素和可能的风险。对于改进型铬-钼钢的脱氢热处理更要慎重考虑，因为他们可能会降低焊缝的韧性。 因此，采用脱氢热处理应事先得到用户的认可。制造方提出的申请材料中应包含焊材采购说明、焊接操作的详细信息和氢控制的数据、焊材在脱氢热处理后的含氢量和焊接接头的无损检验等，以及制造方证明用超声波检验缺陷的高灵敏性。当审核脱氢热处理的使用可能性时，要考虑的因素有：焊缝拘束等级，焊接接头厚度，制造方脱氢热处理经验和超声波检验的经验，钢材型号，焊材牌号等。如果允许，脱氢热处理通常应用于无拘束焊缝，比如壳体的焊缝或者壳体与封头的焊缝。国内制造厂目前均采用的是中间消应力热处理的方式。对于拘束焊缝则必须使用中间消应力热处理，如接管与壳体或封头焊缝。对于普通型铬-钼钢的中间消应力热处理应593，持续至少 2 小时。对于改进型铬-钼钢的中间消应力热处理应650，持续至少4小时，或者680，持续至少2小时。对于普通型铬-钼钢的脱氢热处理应300，持续至少1小时。对于改进型铬-钼钢的中间消应力热处理应350，持续至少4小时。4.9 焊接返修次数应与订货技术协议规定一致，所有的返修均应有焊接返修工艺评定支持。4.10 母材的堆焊和补焊均应有焊接工艺评定支持。4.11 厚壁深焊缝应采用窄间隙自动焊接，以提高焊缝质量和减少焊接工作量。4.12产品焊缝检查4.12.1 承压焊缝熔敷金属应进行化学成分和X系数检查，壳体、封头A、B类焊缝每条均进行 取样，弯管、直管对接焊缝按同焊接方法、同批焊材、同一焊丝焊剂组合的接头检一处。取样数量及分析结果按订货技术协议验收。ASME标准提出尽可能采用化学分析法，也可以使用经校核过的具有相同精度的便携式分析仪器进行。但在实际操作中，均规定采用化学分析法作为验收的标准。4.12.2 承压焊缝（含热影响区、母材）最终热处理后应逐条进行硬度检测，按订货技术协议验收。试验要在暴露于工艺环境中的一面进行，每隔3米焊缝长度为一个测量部位。普通型铬-钼钢225HB；改进型铬-钼钢（加钒钢）235HB。4.12.3 鞍座式接管角焊缝，应尽量在平焊位置进行焊接，并应检查焊脚高度及圆滑过渡情况。4.12.4 焊缝外观不允许存在咬边、裂纹、气孔、弧坑、夹渣、飞溅等缺陷。4.12.5 内件角焊缝应连续焊，焊脚高度应符合图样规定。4.12.6 法兰密封面堆焊层应进行硬度测试，按订货技术协议验收。1.12.7 347堆焊层应进行化学成分分析，取样部位、数量按订货技术协议验收。每一筒节或封头至少分析一处，每个接管取一处，其余按每种堆焊方法、每种焊带规格取一处。4.12.8 347堆焊层需用仪器测试法和取样化学分析法进行铁素体数测定。两种方法的取样部位和数量按订货技术协议验收。每个筒节和封头至少随机检测10个部位；每个接管堆焊检测 2个部位（每端一个）；筒节内支持凸台转角处每600mm长度测一处；每条 A、B、D类焊缝的堆焊层检测1个部位。每个部位表面应至少测试6个铁素体含量数据。347奥氏体不锈钢堆焊层的铁素体含量应为310FN（铁素体数）， 316L奥氏体不锈钢堆焊层的铁素体含量规定为 38FN（铁素体数）。4.13 产品试板母材试板的性能应符合订货技术协议中对材料的规定。焊接试板的数量、检验项目、热处理状态、性能结果应符合订货技术协议和NB/T 47016-2011的规定。产品试板冲击试样应经最小焊后热处理，冲击试验温度和可接受标准按4.3.3节要求。经过最小焊后热处理的产品试板应在回火脆化倾向评定试验 （阶梯冷却试验）前后分别进行冲击试验。5.无损检验监造要求5.1 无损作业人员应持有相应类（级）别的有效资格证书。5.2焊接前的无损检测5.2.1所有承压锻件粗加工后应进行超声波检查，按订货技术协议规定验收。5.2.2所有承压锻件精加工后应进行磁粉检查，验收标准按JB/T 4730-2005级要求。5.2.3所有承压板材应进行超声波检查，按订货技术协议规定验收。5.2.4所有焊接坡口应进行磁粉检查，验收标准按JB/T 4730-2005级要求。5.3 焊接结束后的无损检测5.3.1 A、B、D类焊缝，包括承压母材焊缝，根部焊道和附件焊缝，焊后、热处理后、水压后应进行100%磁粉检测，按JB/T 4730-2005承压设备无损检测级验收。5.3.2 临时工装、附件去除后的部位，必须进行磁粉检验。5.3.3 A、B、D类焊缝焊后、热处理后、水压后应进行100%超声波检测，按JB/T 4730-2005级验收。5.3.4 A、B、D类焊缝焊后应进行100%射线检测，按JB/T 4730-2005级验收。5.3.5 壳体与裙座的连接接头及裙座上铬-钼钢接头内外表面焊后、热处理后、水压后应进行100%磁粉检测，按JB/T 4730-2005级验收。5.3.6 壳体与裙座的连接接头及裙座上铬-钼钢接头、碳钢接头焊后、热处理后、水压后应进行超声波检测，探伤比例、验收级别应符合订货技术协议的规定。5.4 堆焊层及不锈钢焊接接头无损检验5.4.1 不锈钢堆焊层应进行100%超声波检测，其不贴合度、焊接缺陷、探测面等验收应按订货技术协议和JB/T4730-2005的规定。5.4.2 不锈钢堆焊过渡层、复层焊后均应进行100%渗透检测，按JB/T4730-2005级验收。5.4.3 分配盘支持凸台转角处、法兰密封面、内件与筒体连接角焊缝水压后应进行100%渗透检测，按JB/T4730-2005级验收。5.4.4 筒体内壁凸台铬-钼钢堆焊层应进行100%超声波检测，按订货技术协议和JB/T4730-2005验收。5.4.5 筒体内壁凸台铬-钼钢堆焊层加工后表面应100%磁粉检测，按JB/T4730-2005级验收。5.4.6 不锈钢内件分配盘、冷氢盘、支持盘的所有焊缝应进行100%渗透检测，按JB/T 4730-2005级验收。5.4.7 热电偶口对接焊缝应进行100%射线检测, 按JB/T4730-2005级验收。5.4.8 热电偶口所有焊缝应进行100%渗透检测, 按JB/T4730-2005级验收。6. 热处理及试板监造要求6.1母材热处理：筒体热成型、封头热冲压及弯管热成形后必须进行性能热处理（正火+回火或调质）并带母材试板。6.2 最终热处理前检查所有的焊接件和预焊件应完成焊接，所有焊接无损检测均已经合格。反应器内外表面外观检查合格，工装焊接件已经清除干净。凸台与筒体连接部位已经圆滑过渡，没有棱角、突变等。母材试板齐全，焊接试板焊接无损检测已合格。产品最终热处理前的各项检验报告已经审查合格。6.3设备最终热处理6.3.1热电偶的数量及布置，最终热处理的温度及保温时间等应按订货技术协议的规定。6.3.2主体焊缝应逐条记录中间热处理和最终热处理的次数、保温温度、保温时间及升降温速度。6.3.3普通型铬-钼钢建议最终热处理温度69014，改进型铬-钼钢建议最终热处理温度70514。6.3.4 现场合拢缝的局部最终热处理，其热处理装备、热电偶布置、数量、热处理温度及时间等应按订货技术协议规定。7.尺寸检查和预组装监造要求7.1 筒体机加工后或校圆后的几何形状尺寸及厚度检查。7.2 封头冲压后的几何形状及厚度检查。7.3 弯管热成形后几何形状及厚度检查。7.4 所有