制氫裝置脫硫反應器檢驗

韋 保 張永紅 王世強 張 斌

大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院 遼寧大連 116600

制氫裝置是煉油廠中一個非常重要的裝置，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，而脫硫反應器是制氫裝置中一個非常重要的設備，在定期檢驗時應非常重視。

1 脫硫反應器基本情況

某煉油廠制氫裝置脫硫反應器R102- 1（見圖1）于1992年10月設計，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；

設計壓力：4.16MPa；設計溫度：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 制定檢驗方案

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

本次檢驗重點：上次檢驗發(fā)現(xiàn)問題部位，應力腐蝕傾向、易發(fā)生問題部位或應力集中部位，腐蝕嚴重部位檢驗、結(jié)構(gòu)不合理部位的檢驗等。

因介質(zhì)中存在H2S 和H2，操作溫度比較高，故本次檢驗重點在內(nèi)表面H2S 和H2 造成的腐蝕損傷或材質(zhì)劣化。對上次檢驗UT 發(fā)現(xiàn)缺陷處（B0 焊縫）進行復查，以確認是否有新生缺陷發(fā)生。由于在煉油廠的檢驗計劃中不確定脫硫反應器是否卸劑，故制定兩種檢驗方案。

2.1 卸劑情況

除宏觀檢驗和壁厚測定外，主要進行以下檢驗：

圖1 制氫裝置脫硫反應器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。

2.2 不卸劑情況

除宏觀檢驗和壁厚測定外，主要進行以下檢驗：

（1）外表面對接焊縫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接焊縫）；

（2）所有接管角焊縫外表面100%PT（重點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。

3 檢驗的實施

在煉油廠大檢修期間，確定脫硫反應器不卸劑，故實際檢驗中按照不卸劑方案進行。

3.1 宏觀檢驗

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

3.2 壁厚測定

測厚儀器采用的是在檢定有效期內(nèi)的超聲波測厚儀，對脫硫反應器進行定點及不定點測厚，一般每塊板不少于4 點，接管不少于2 點。這次檢驗中實測壁厚符合設計要求，無需做壁厚強度校核。

3.3 無損檢測

按照不卸劑方案要求，對脫硫反應器的對接焊縫以及角焊縫外表面進行PT、MT、UT 檢測，檢測標準為JB/ T4730- 2005《承壓設備無損檢測》，檢測結(jié)果是焊接接頭質(zhì)量分級Ⅰ級，合格。

3.4 硬度測定

選用型號為HT- 2000A 便攜式里氏硬度計進行硬度測定，檢測標準是GB/ T17394- 1998，硬度計在檢定有效期內(nèi)?，F(xiàn)場檢測結(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，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，制氫裝置的脫硫反應器未發(fā)現(xiàn)超標缺陷，安全狀況等級定為1 級。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，使用單位應當委托有資格的特種設備檢驗檢測機構(gòu)對其進行檢驗，經(jīng)過使用單位主要負責人批準后，方可繼續(xù)使用。所以下次檢驗日期只能給到2017年7月。且該容器在使用過程中嚴禁超溫、超壓運行及改變工作介質(zhì)，并制定可靠的監(jiān)護和搶險措施，壓力容器操作人員應持證上崗。

1 TSG R7001- 2013. 壓力容器定期檢驗規(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. 承壓設備無損探傷檢測[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.