加氫反應器中凸臺的超聲波檢測技術

祁玲敏++韓太坤

摘 要：介紹了凸臺的制造過程，根據凸臺的結構及容易出現的缺陷設計了超聲檢測檢測面，進而按照檢測面規格選擇合適的探頭。該設計提高了工作效率，降低了缺陷漏檢概率，在生產實踐中的檢測驗證了該設計的有效性。

關鍵詞：加氫反應器 凸臺 超聲波檢測 探頭

中圖分類號：TH878 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0078-02

Ultrasonic Testing Technique for Bump of

Hydrogenation Reactor

Qi Ling min1 Han Taikun2

（1. Department of Science， Guangdong University of Petrochemical Technology； 2.Testing Center，The Challenge Petrochemical Machinery Corporation of Maoming，Maoming Guangdong，525000，China）

Abstract：This paper introduces the manufacturing process of bump， designs ultrasonic testing detective areas according to the bumps structure and the flaws which appear easily，and then choose the appropriate probes according to specification of detective area. The design improves productivity and reduces probability of undetected flaw，the effectiveness of the proposed design is verified by testing in production practice.

Key Words：Hydrogenation Reactor；Bump；Ultrasonic Testing；Probe

為獲得高質量的石油加工產品或增加原油轉化為輕質成品油的比率，以及適應高含硫原油、劣質原油深加工的需要與改善環境條件等目的，在現代石油加工工業中出現了加氫工藝裝置[1]。與此同時，加氫裝置中的關鍵設備加氫反應器的設計及制造技術也有了很大的進步。

加氫反應器在制造過程中，鉻鉬鋼焊縫以及堆焊層將不可避免地出現一些表面和內部缺陷，同時，反應器長期工作在高溫（400～500 ℃）、高壓（8～20 MPa）以及臨氫狀態等苛刻條件下[2]，因此在制造的過程中，反應器的各個部分的質量要求都非常高。

加氫反應器內構件的支撐形式不是采用一般的支耳式焊接支撐圈，而是采用凸臺形式。在制造過程中用滲透檢測方法檢測凸臺的表面缺陷，用超聲波檢測方法檢測凸臺的內部缺陷。相關標準[3]和以往的教材[4]中并沒有給出凸臺或相同結構的超聲波檢測方式，在相關文獻[2，5]等中也沒有發現相應的檢測方式，因此，凸臺的檢測是一個難點，在檢測的過程中如果檢測方式設計不當，就有可能漏檢，給后續的使用帶來很大的安全隱患。結合凸臺的制造過程及生產實踐中無損檢測經驗的積累，本文設計了一種凸臺制造過程中的超聲波檢測方式，經過在茂名重力石化機械制造有限公司（為敘述方便，以下簡稱為重力公司）長期的應用，驗證了該設計的可行性。

1 凸臺的制造過程及容易出現的缺陷

凸臺是在筒體內側一層一層堆焊起來的，根據高度的不同，堆焊的層數發生相應的變化，堆焊的材質和母材的材質是相同的，例如某加氫精制反應器的母材材質為12Cr2MoR，則焊材的材質也是12Cr2MoR。堆焊成型的凸臺由于表面比較粗糙并不能直接檢測，而是要進行機加工，使其表面粗糙度復合檢測要求。經過機加工后的凸臺拐角處圓滑過渡，從而改善了該不連續部位的應力分布，詳見圖1。

與凸臺相關的缺陷按部位可分為四種：

（1）表面缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣等；（2）凸臺內的缺陷，一般為夾渣、氣孔和未熔合；（3）凸臺與母材的未結合；（4）凸臺下的再熱裂紋。

2 凸臺的超聲波檢測設計及應用

凸臺的檢測是超聲波檢測中的一個難點。超聲波檢測設計分為兩個部分：

第一，檢測面的選擇；

第二，探頭的選擇。

首先要確定檢測面，例如某加氫精制反應器，E1焊縫的規格為Φ4600×150/60/107 mm，其中內徑為4600mm，母材厚度為150 mm，凸臺高度為60 mm，寬度為107 mm，檢測面選擇如圖2所示。

該反應器中E4焊縫的規格為Φ4600×150/60/37 mm，寬度為37 mm，其他條件不變，凸臺表面結構發生了變化，斜探頭在其表面的掃查受到限制，聲束檢測不到凸臺拐角區域，為提高缺陷檢出率，檢測面就要發生變化，如（圖3）所示。

其次是探頭的選擇，斜探頭的選擇和焊縫的類似，主要考慮工件厚度和聲束的覆蓋范圍等條件，相關標準和教材中已經提出一般要求，直探頭的選擇不僅和凸臺的厚度有關，也和翼板的直徑有關，例如某加氫精制反應器母材內徑為4600 mm的E1焊縫用2.5P20探頭。某補充精制反應器中的E2焊縫規格為Φ2213×δ120/60/ 37 mm，內徑為2213 mm，曲率變大，2.5P20探頭表面和凸臺表面之間間距變大，耦合效果就會較差，漏檢的可能性非常大，因此要選擇直徑小一點的探頭，可以選擇2.5P14探頭。

3 結語

介紹了凸臺的制造過程及容易出現的缺陷，根據這些信息設計了超聲波檢測檢測面，進而結合檢測面規格選擇合適的探頭。該設計經過在重力公司的長期實踐，收到了很好的效果，主要表現在以下兩個方面：提高了工作效率，盲目的增多檢測面和探頭，會使得檢測勞動量增加，降低工作效率；降低了漏檢概率，過少的檢測面和單一或不正確的探頭又會產生漏檢，嚴重影響產品的質量。因此，合理的設計無論是在提高工作效率方面還是降低漏檢概率方面都是顯得十分必要。通過在生產實踐中的現場檢測驗證了本文提出的設計的有效性。

參考文獻

[1] 黎國磊.我國高壓加氫設備國產化的成績及面臨的挑戰[J].石油化工設備，1997，26（3）：6-9.

[2] 劉德宇，沈功田，李邦憲.壓力容器無損檢測—— 加氫反應器的無損檢測技術[J].NDT無損檢測，2005，27（2）：96-99.

[3] JB/T4730.3—2005承壓設備無損檢測第三部分：超聲檢測[Z].

[4] 鄭暉，林樹青，壽比南，等.超聲檢測[M].北京，中國勞動保障社會出版社，2008.

[5] 林建榮.加氫裂化反應器的檢驗及缺陷處理[J].壓力容器，2002，19（5）：9-12.endprint

摘 要：介紹了凸臺的制造過程，根據凸臺的結構及容易出現的缺陷設計了超聲檢測檢測面，進而按照檢測面規格選擇合適的探頭。該設計提高了工作效率，降低了缺陷漏檢概率，在生產實踐中的檢測驗證了該設計的有效性。

關鍵詞：加氫反應器 凸臺 超聲波檢測 探頭

中圖分類號：TH878 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0078-02

Ultrasonic Testing Technique for Bump of

Hydrogenation Reactor

Qi Ling min1 Han Taikun2

（1. Department of Science， Guangdong University of Petrochemical Technology； 2.Testing Center，The Challenge Petrochemical Machinery Corporation of Maoming，Maoming Guangdong，525000，China）

Abstract：This paper introduces the manufacturing process of bump， designs ultrasonic testing detective areas according to the bumps structure and the flaws which appear easily，and then choose the appropriate probes according to specification of detective area. The design improves productivity and reduces probability of undetected flaw，the effectiveness of the proposed design is verified by testing in production practice.

Key Words：Hydrogenation Reactor；Bump；Ultrasonic Testing；Probe

為獲得高質量的石油加工產品或增加原油轉化為輕質成品油的比率，以及適應高含硫原油、劣質原油深加工的需要與改善環境條件等目的，在現代石油加工工業中出現了加氫工藝裝置[1]。與此同時，加氫裝置中的關鍵設備加氫反應器的設計及制造技術也有了很大的進步。

加氫反應器在制造過程中，鉻鉬鋼焊縫以及堆焊層將不可避免地出現一些表面和內部缺陷，同時，反應器長期工作在高溫（400～500 ℃）、高壓（8～20 MPa）以及臨氫狀態等苛刻條件下[2]，因此在制造的過程中，反應器的各個部分的質量要求都非常高。

加氫反應器內構件的支撐形式不是采用一般的支耳式焊接支撐圈，而是采用凸臺形式。在制造過程中用滲透檢測方法檢測凸臺的表面缺陷，用超聲波檢測方法檢測凸臺的內部缺陷。相關標準[3]和以往的教材[4]中并沒有給出凸臺或相同結構的超聲波檢測方式，在相關文獻[2，5]等中也沒有發現相應的檢測方式，因此，凸臺的檢測是一個難點，在檢測的過程中如果檢測方式設計不當，就有可能漏檢，給后續的使用帶來很大的安全隱患。結合凸臺的制造過程及生產實踐中無損檢測經驗的積累，本文設計了一種凸臺制造過程中的超聲波檢測方式，經過在茂名重力石化機械制造有限公司（為敘述方便，以下簡稱為重力公司）長期的應用，驗證了該設計的可行性。

1 凸臺的制造過程及容易出現的缺陷

凸臺是在筒體內側一層一層堆焊起來的，根據高度的不同，堆焊的層數發生相應的變化，堆焊的材質和母材的材質是相同的，例如某加氫精制反應器的母材材質為12Cr2MoR，則焊材的材質也是12Cr2MoR。堆焊成型的凸臺由于表面比較粗糙并不能直接檢測，而是要進行機加工，使其表面粗糙度復合檢測要求。經過機加工后的凸臺拐角處圓滑過渡，從而改善了該不連續部位的應力分布，詳見圖1。

與凸臺相關的缺陷按部位可分為四種：

（1）表面缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣等；（2）凸臺內的缺陷，一般為夾渣、氣孔和未熔合；（3）凸臺與母材的未結合；（4）凸臺下的再熱裂紋。

2 凸臺的超聲波檢測設計及應用

凸臺的檢測是超聲波檢測中的一個難點。超聲波檢測設計分為兩個部分：

第一，檢測面的選擇；

第二，探頭的選擇。

首先要確定檢測面，例如某加氫精制反應器，E1焊縫的規格為Φ4600×150/60/107 mm，其中內徑為4600mm，母材厚度為150 mm，凸臺高度為60 mm，寬度為107 mm，檢測面選擇如圖2所示。

該反應器中E4焊縫的規格為Φ4600×150/60/37 mm，寬度為37 mm，其他條件不變，凸臺表面結構發生了變化，斜探頭在其表面的掃查受到限制，聲束檢測不到凸臺拐角區域，為提高缺陷檢出率，檢測面就要發生變化，如（圖3）所示。

其次是探頭的選擇，斜探頭的選擇和焊縫的類似，主要考慮工件厚度和聲束的覆蓋范圍等條件，相關標準和教材中已經提出一般要求，直探頭的選擇不僅和凸臺的厚度有關，也和翼板的直徑有關，例如某加氫精制反應器母材內徑為4600 mm的E1焊縫用2.5P20探頭。某補充精制反應器中的E2焊縫規格為Φ2213×δ120/60/ 37 mm，內徑為2213 mm，曲率變大，2.5P20探頭表面和凸臺表面之間間距變大，耦合效果就會較差，漏檢的可能性非常大，因此要選擇直徑小一點的探頭，可以選擇2.5P14探頭。

3 結語

介紹了凸臺的制造過程及容易出現的缺陷，根據這些信息設計了超聲波檢測檢測面，進而結合檢測面規格選擇合適的探頭。該設計經過在重力公司的長期實踐，收到了很好的效果，主要表現在以下兩個方面：提高了工作效率，盲目的增多檢測面和探頭，會使得檢測勞動量增加，降低工作效率；降低了漏檢概率，過少的檢測面和單一或不正確的探頭又會產生漏檢，嚴重影響產品的質量。因此，合理的設計無論是在提高工作效率方面還是降低漏檢概率方面都是顯得十分必要。通過在生產實踐中的現場檢測驗證了本文提出的設計的有效性。

參考文獻

[1] 黎國磊.我國高壓加氫設備國產化的成績及面臨的挑戰[J].石油化工設備，1997，26（3）：6-9.

[2] 劉德宇，沈功田，李邦憲.壓力容器無損檢測—— 加氫反應器的無損檢測技術[J].NDT無損檢測，2005，27（2）：96-99.

[3] JB/T4730.3—2005承壓設備無損檢測第三部分：超聲檢測[Z].

[4] 鄭暉，林樹青，壽比南，等.超聲檢測[M].北京，中國勞動保障社會出版社，2008.

[5] 林建榮.加氫裂化反應器的檢驗及缺陷處理[J].壓力容器，2002，19（5）：9-12.endprint

摘 要：介紹了凸臺的制造過程，根據凸臺的結構及容易出現的缺陷設計了超聲檢測檢測面，進而按照檢測面規格選擇合適的探頭。該設計提高了工作效率，降低了缺陷漏檢概率，在生產實踐中的檢測驗證了該設計的有效性。

關鍵詞：加氫反應器 凸臺 超聲波檢測 探頭

中圖分類號：TH878 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0078-02

Ultrasonic Testing Technique for Bump of

Hydrogenation Reactor

Qi Ling min1 Han Taikun2

（1. Department of Science， Guangdong University of Petrochemical Technology； 2.Testing Center，The Challenge Petrochemical Machinery Corporation of Maoming，Maoming Guangdong，525000，China）

Abstract：This paper introduces the manufacturing process of bump， designs ultrasonic testing detective areas according to the bumps structure and the flaws which appear easily，and then choose the appropriate probes according to specification of detective area. The design improves productivity and reduces probability of undetected flaw，the effectiveness of the proposed design is verified by testing in production practice.

Key Words：Hydrogenation Reactor；Bump；Ultrasonic Testing；Probe

為獲得高質量的石油加工產品或增加原油轉化為輕質成品油的比率，以及適應高含硫原油、劣質原油深加工的需要與改善環境條件等目的，在現代石油加工工業中出現了加氫工藝裝置[1]。與此同時，加氫裝置中的關鍵設備加氫反應器的設計及制造技術也有了很大的進步。

加氫反應器在制造過程中，鉻鉬鋼焊縫以及堆焊層將不可避免地出現一些表面和內部缺陷，同時，反應器長期工作在高溫（400～500 ℃）、高壓（8～20 MPa）以及臨氫狀態等苛刻條件下[2]，因此在制造的過程中，反應器的各個部分的質量要求都非常高。

加氫反應器內構件的支撐形式不是采用一般的支耳式焊接支撐圈，而是采用凸臺形式。在制造過程中用滲透檢測方法檢測凸臺的表面缺陷，用超聲波檢測方法檢測凸臺的內部缺陷。相關標準[3]和以往的教材[4]中并沒有給出凸臺或相同結構的超聲波檢測方式，在相關文獻[2，5]等中也沒有發現相應的檢測方式，因此，凸臺的檢測是一個難點，在檢測的過程中如果檢測方式設計不當，就有可能漏檢，給后續的使用帶來很大的安全隱患。結合凸臺的制造過程及生產實踐中無損檢測經驗的積累，本文設計了一種凸臺制造過程中的超聲波檢測方式，經過在茂名重力石化機械制造有限公司（為敘述方便，以下簡稱為重力公司）長期的應用，驗證了該設計的可行性。

1 凸臺的制造過程及容易出現的缺陷

凸臺是在筒體內側一層一層堆焊起來的，根據高度的不同，堆焊的層數發生相應的變化，堆焊的材質和母材的材質是相同的，例如某加氫精制反應器的母材材質為12Cr2MoR，則焊材的材質也是12Cr2MoR。堆焊成型的凸臺由于表面比較粗糙并不能直接檢測，而是要進行機加工，使其表面粗糙度復合檢測要求。經過機加工后的凸臺拐角處圓滑過渡，從而改善了該不連續部位的應力分布，詳見圖1。

與凸臺相關的缺陷按部位可分為四種：

（1）表面缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣等；（2）凸臺內的缺陷，一般為夾渣、氣孔和未熔合；（3）凸臺與母材的未結合；（4）凸臺下的再熱裂紋。

2 凸臺的超聲波檢測設計及應用

凸臺的檢測是超聲波檢測中的一個難點。超聲波檢測設計分為兩個部分：

第一，檢測面的選擇；

第二，探頭的選擇。

首先要確定檢測面，例如某加氫精制反應器，E1焊縫的規格為Φ4600×150/60/107 mm，其中內徑為4600mm，母材厚度為150 mm，凸臺高度為60 mm，寬度為107 mm，檢測面選擇如圖2所示。

該反應器中E4焊縫的規格為Φ4600×150/60/37 mm，寬度為37 mm，其他條件不變，凸臺表面結構發生了變化，斜探頭在其表面的掃查受到限制，聲束檢測不到凸臺拐角區域，為提高缺陷檢出率，檢測面就要發生變化，如（圖3）所示。

其次是探頭的選擇，斜探頭的選擇和焊縫的類似，主要考慮工件厚度和聲束的覆蓋范圍等條件，相關標準和教材中已經提出一般要求，直探頭的選擇不僅和凸臺的厚度有關，也和翼板的直徑有關，例如某加氫精制反應器母材內徑為4600 mm的E1焊縫用2.5P20探頭。某補充精制反應器中的E2焊縫規格為Φ2213×δ120/60/ 37 mm，內徑為2213 mm，曲率變大，2.5P20探頭表面和凸臺表面之間間距變大，耦合效果就會較差，漏檢的可能性非常大，因此要選擇直徑小一點的探頭，可以選擇2.5P14探頭。

3 結語

介紹了凸臺的制造過程及容易出現的缺陷，根據這些信息設計了超聲波檢測檢測面，進而結合檢測面規格選擇合適的探頭。該設計經過在重力公司的長期實踐，收到了很好的效果，主要表現在以下兩個方面：提高了工作效率，盲目的增多檢測面和探頭，會使得檢測勞動量增加，降低工作效率；降低了漏檢概率，過少的檢測面和單一或不正確的探頭又會產生漏檢，嚴重影響產品的質量。因此，合理的設計無論是在提高工作效率方面還是降低漏檢概率方面都是顯得十分必要。通過在生產實踐中的現場檢測驗證了本文提出的設計的有效性。

參考文獻

[1] 黎國磊.我國高壓加氫設備國產化的成績及面臨的挑戰[J].石油化工設備，1997，26（3）：6-9.

[2] 劉德宇，沈功田，李邦憲.壓力容器無損檢測—— 加氫反應器的無損檢測技術[J].NDT無損檢測，2005，27（2）：96-99.

[3] JB/T4730.3—2005承壓設備無損檢測第三部分：超聲檢測[Z].

[4] 鄭暉，林樹青，壽比南，等.超聲檢測[M].北京，中國勞動保障社會出版社，2008.

[5] 林建榮.加氫裂化反應器的檢驗及缺陷處理[J].壓力容器，2002，19（5）：9-12.endprint