压力容器检修与改造工程技术方案实例

压力容器检修与改造工程技术方案实例一、项目背景与工程概况（一）项目背景XX化工企业的列管式换热器（设备位号：E-101）于2015年投用，设计压力1.6MPa，设计温度200℃，换热面积200㎡，介质为含H₂S、Cl⁻的工艺气与循环水。运行8年后，设备出现换热效率下降、管板焊缝渗漏、管束腐蚀减薄等问题，经无损检测发现15%换热管穿孔、管板焊缝多处裂纹，需通过检修与改造恢复性能并提升耐腐蚀能力。（二）设备原始参数与缺陷诊断1.原始参数设备类型：固定管板式换热器设计压力：壳程1.8MPa，管程1.6MPa设计温度：壳程220℃，管程190℃换热管规格：φ25×2.5mm，材质316L管板材质：Q345R+堆焊316L复合板2.缺陷诊断结果换热管：120根（总300根）均匀腐蚀，剩余壁厚≤1.5mm；5根穿孔（直径≤3mm）。管板焊缝：磁粉检测发现8处表面裂纹（长度20-50mm）。壳体：内表面局部点蚀，最大蚀坑深度1.2mm（原壁厚8mm）。二、检修技术方案（一）检修流程规划遵循“检测-拆卸-修复-装配-再检测”闭环流程，关键节点设质量控制点（H点、W点），确保质量可追溯。（二）无损检测与缺陷定位1.检测方法选择换热管：涡流检测（ECT）筛查腐蚀管，超声测厚（UT）复核壁厚；穿孔管水压试验（0.6MPa，保压30min）定位泄漏点。管板焊缝：磁粉检测（MT，湿法荧光）测表面裂纹，深层缺陷补充超声检测（UT，聚焦探头）。壳体：渗透检测（PT）测内表面点蚀，超声测厚（UT）评估剩余壁厚。2.缺陷分级与处理策略Ⅰ类缺陷（直接修复）：管板表面裂纹、壳体点蚀（深度<20%壁厚）。Ⅱ类缺陷（更换部件）：换热管腐蚀剩余壁厚<设计壁厚80%、穿孔管。（三）拆卸与部件修复1.管束拆卸液压拔管机拆除失效管，管板孔通球试验（球径75%管孔直径）确保无变形、无残留。2.管板焊缝修复机械打磨+碳弧气刨清除裂纹（深度≥裂纹长+5mm），A022焊条补焊（层间温度≤150℃），焊后消氢处理（250℃×1h）；焊缝砂轮打磨（余高≤1mm），MT复验。3.壳体修复局部点蚀区不锈钢堆焊（ER316L焊丝，TIG焊），堆焊层厚≥2mm；PT检测无裂纹，UT测壁厚达标。（四）新部件制备与装配1.换热管更换新管选双相钢2205（φ25×2.7mm），出厂前涡流检测+水压试验（1.25倍设计压力）；管端30°坡口，胀接（率1.5%-2.5%）+密封焊（A022焊条），焊后PT检测。2.管束装配与整体试压管束装配后，壳程+管程水压试验（壳程2.25MPa，管程2.0MPa，保压60min）；带压查漏（压降≤0.05MPa/h合格），试验后MT/PT复验。三、改造技术方案（一）改造目标与设计依据1.改造目标提升耐腐蚀性能（应对Cl⁻、H₂S），寿命延至15年；优化换热效率，能耗降5%-8%。2.设计依据遵循TSG21、GB150、GB/T151，结合企业腐蚀数据，通过腐蚀模拟试验（200℃、含500ppmCl⁻的H₂S水溶液浸泡2000h）验证材料选型。（二）结构与材料优化1.管束改造换热管升级：316L换为2205双相钢（PREN=32，抗Cl⁻应力腐蚀提升3倍）。折流板优化：单弓形改双弓形（间距250mm），减少死区，Re数从5000升至8000。2.管板与壳体改造管板堆焊层增厚：原3mm增至5mm（316L），堆焊后固溶处理（1050℃×1h空冷）。壳体内衬升级：壳程内壁衬3mm哈氏合金C276（爆炸复合，结合强度≥210MPa）。（三）系统整合与节能优化1.进出口管嘴优化管程进口管嘴扩至φ100mm（流速降至1.8m/s）；壳程进口设2205防冲板（厚8mm）。2.智能监测系统加装管板、壳体预埋应变片传感器，壳程出口装超声波流量计+温度传感器，数据接入DCS。四、质量控制与安全措施（一）质量控制要点1.材料控制新部件（管、衬里、焊条等）需材质证明+第三方复检，2205管测δ铁素体（30%-50%），哈氏合金衬里测Mo含量（≥15%）。2.焊接质量控制焊工资格：持AWSD1.6或ASMEIX资质。焊接工艺：2205管小线能量（电流≤150A），哈氏合金衬里脉冲TIG焊（背面通Ar）。3.无损检测比例管板焊缝：100%MT+20%UT。衬里焊缝：100%PT+50%RT（Ir-192源）。（二）安全管理措施1.作业许可与风险管控办理受限空间、动火、高处作业证；N₂吹扫+O₂检测≤2%，设机械通风（风速≥0.5m/s）。2.特种作业防护焊接：烟尘净化器+送风式防毒面具（防锰烟、氟化物）。衬里：防爆工具，湿度≤80%，避免氢脆。3.应急处置预案配急救箱、洗眼器、喷淋装置；每班次1次应急演练（防H₂S泄漏、火灾、中毒）。五、验收与交付（一）验收标准1.性能验收换热效率：壳程出口温度比设计值低≤5℃，管程压降≤0.1MPa。密封性：水压试验后，泄漏量≤5滴/h。2.质量验收无损检测：焊缝缺陷等级满足NB/T____Ⅰ级。材料性能：2205管拉伸强度≥690MPa，哈氏合金衬里硬度≤220HB。（二）交付文件提交竣工图（含改造三维标注）、质量证明（材料复检、焊接记录、无损检测报告）、操作手册（监测系统说明），并对运维人员开展3次专项培训（焊接、腐蚀防护、智能监测）。六、案例总结与经验提炼本次项目通过“精准诊断-分级修复-材料升级-智能赋能”，解决腐蚀与效率问题，改造后运行1年无故障，效率提升12%，年省能耗80万元。经验：1.材料选型需结合介质特性，双相钢+哈氏合金衬里在强腐蚀工况优势显著