吳金才 金建波

【摘要】針對(duì)某合成氨廠一氣化爐發(fā)現(xiàn)的鼓包缺陷，對(duì)該壓力容器進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)和硬度測(cè)定，分析其產(chǎn)生的原因，證明了該壓力容器在一定使用條件下可以繼續(xù)運(yùn)行，并對(duì)其今后的運(yùn)行管理提出建議。

【關(guān)鍵詞】鼓包 壓力容器 氣化爐 檢驗(yàn)

氣化爐是合成氨生產(chǎn)的主要反應(yīng)容器之一，廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)。該類容器主要是將成分為甲烷的天然氣、石油氣或其他碳?xì)浠锱c空氣或水蒸氣按一定比例混合，制造合成氨的原料H2和CO等的造氣設(shè)備。由于主要介質(zhì)中有氫分子的存在，氣化爐的使用工作參數(shù)在一定條件下（臨氫狀態(tài)），分子態(tài)的氫轉(zhuǎn)變?yōu)樵討B(tài)的氫，進(jìn)而侵入鋼材擴(kuò)散到金屬內(nèi)部的空穴內(nèi)，聚集成氫分子。分子態(tài)的氫在一般溫度下難于逸出鋼材表面，以致在鋼材內(nèi)部空穴處的壓力逐漸升高，直至形成鼓包缺陷。

常見(jiàn)的氫鼓包類型有外鼓包、內(nèi)鼓包和內(nèi)外鼓包，無(wú)論那種類型，產(chǎn)生氫鼓包的容器，變形后鋼板截面均分開(kāi)為兩部分，形成氣體空腔^[1]。此時(shí)，有的氫鼓包僅有形狀尺寸的微小變化；有的氫鼓包頂部及周邊區(qū)域產(chǎn)生裂紋；有的氫鼓包還會(huì)有材質(zhì)劣化現(xiàn)象。因此在實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中，針對(duì)鼓包缺陷通常采用外部宏觀檢測(cè)、壁厚測(cè)定、表面探傷、硬度測(cè)定等檢驗(yàn)方法。

1 概況

現(xiàn)有某合成氨廠的一臺(tái)氣化爐，于2004年1月12日使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，當(dāng)即廠方停止該容器運(yùn)行。隨即本站對(duì)該臺(tái)氣化爐進(jìn)行了內(nèi)外部檢驗(yàn)。

審查相應(yīng)出廠及使用資料發(fā)現(xiàn)，該臺(tái)容器于1976年1月投入使用，至今已使用了28年，使用年限較長(zhǎng)。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

2 檢驗(yàn)過(guò)程

從技術(shù)參數(shù)表中可以看出，氣化爐主要介質(zhì)含有H2和CO，故在檢驗(yàn)前分析該鼓包缺陷，可能是由于氫鼓包產(chǎn)生的。故對(duì)該容器采用外部宏觀檢測(cè)、壁厚測(cè)定、表面探傷、硬度測(cè)定等檢測(cè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，具體過(guò)程如下。

2.1 宏觀檢查

由于該容器停機(jī)時(shí)壁面溫度較高且含有內(nèi)襯，只能先對(duì)該容器外表面進(jìn)行宏觀檢查。外部宏觀檢查顯示，在該容器筒體部位出現(xiàn)的鼓包約呈2a/2b=300/200的橢圓形，坡度∠16°。同時(shí)，對(duì)該鼓包表面進(jìn)行打磨處理，未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的裂紋等缺陷，其他部位也未見(jiàn)有可疑的異樣。

2.2 壁厚測(cè)定

用超聲波測(cè)厚儀在筒體外壁進(jìn)行測(cè)厚檢測(cè)，鼓包處測(cè)厚6點(diǎn)，其他部位測(cè)厚12點(diǎn)。鼓包處壁厚測(cè)量值與非鼓包處壁厚相差不大，測(cè)厚結(jié)果在27.4mm～30.1mm范圍。壁厚未見(jiàn)明顯減薄。

2.3 表面探傷

對(duì)厚度為30mm筒體鼓包處外表面進(jìn)行100%滲透檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，鼓包處未顯示發(fā)現(xiàn)裂紋等其他表面缺陷。

2.4 硬度測(cè)定

用HL-D型硬度測(cè)試儀，在筒體外壁選點(diǎn)8處進(jìn)行硬度測(cè)定，選點(diǎn)范圍包括鼓包部位5處和未鼓包部位3處，測(cè)試結(jié)果HB=115～144，硬度無(wú)明顯異常。

3 原因分析

壓力容器在運(yùn)輸、安裝、使用過(guò)程中，都有可能會(huì)產(chǎn)品相應(yīng)損傷。針對(duì)該臺(tái)汽化器之前未出現(xiàn)鼓包情況，同時(shí)考慮到其使用年限較長(zhǎng)，故在使用過(guò)程中出現(xiàn)此種情況的可能性較大^[2-3]。同時(shí)根據(jù)外部宏觀檢測(cè)、壁厚測(cè)定、表面探傷、硬度測(cè)定等檢測(cè)方法檢驗(yàn)結(jié)果顯示，該臺(tái)容器鼓包為氫鼓包的可能性較低。故基于“合乎使用”原則，將該臺(tái)汽化器的人孔打開(kāi)，通過(guò)內(nèi)部宏觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在出現(xiàn)鼓包筒體處內(nèi)側(cè)的耐火磚內(nèi)襯已經(jīng)脫落。

考慮到該臺(tái)汽化器的實(shí)際操作壓力為2.35Mpa，實(shí)際超過(guò)溫度為200℃。當(dāng)容器在使用過(guò)程中，內(nèi)襯耐火磚脫落后，脫落處的容器壁受到高溫高壓作用，局部壁溫度會(huì)積聚攀升，容器筒體耐火磚脫落處可能會(huì)發(fā)生塑性變形，從而導(dǎo)致鼓包形成。此外，由于耐火磚未脫落處壁面溫度低，而脫落處容器壁局部溫度較高，在溫差引起的應(yīng)力作用下，也易使容器壁發(fā)生變形，從而形成物理鼓包。

參考文獻(xiàn)

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