加氢裂化装置容器与管线的在用检验PPT.ppt

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1、加氢裂化装置加氢裂化装置容器与容器与管线的管线的在用检验在用检验合肥通用所压力容器检验站合肥通用所压力容器检验站袁榕袁榕袁榕袁榕 关卫和关卫和关卫和关卫和1/5/20231本专题研究重点本专题研究重点 1 1、了了解解加加氢氢裂裂化化装装置置的的原原理理、流流程程及及特特点点，以以及及类类似似高高温、高压、临氢环境中易发生的材料损伤类型。温、高压、临氢环境中易发生的材料损伤类型。2 2、了了解解2.252.25Cr-lMoCr-lMo钢钢，以以及及其其它它铬铬钼钼钢钢材材料料（1515CrMoRCrMoR、3 3Cr-lMo-1/4V-Ti-BCr-lMo-1/4V-Ti-B ）的特性，适用范

2、围和选材依据。的特性，适用范围和选材依据。3 3、了了解解加加氢氢裂裂化化反反应应器器的的结结构构特特点点，以以及及类类似似大大型型高高压压、厚壁特殊压力容器制造要求和检验方法。厚壁特殊压力容器制造要求和检验方法。4 4、研研讨讨加加氢氢裂裂化化反反应应器器和和类类似似大大型型、高高压压、厚厚壁壁、重重要要压力容器制造质量监督检验要点。压力容器制造质量监督检验要点。5 5、研研讨讨加加氢氢裂裂化化反反应应器器和和类类似似大大型型、高高压压、厚厚壁壁、重重要要压压力力容容器器定定期期检检验验方方案案编编制制、包包括括内内容容、程程序序的的确确定定、检检验验项目和方法的选择，各种检测方法的应用目的

3、和技术特点项目和方法的选择，各种检测方法的应用目的和技术特点 6 6、各种氢损伤检测方法、缺陷处理方法和安全性分析。、各种氢损伤检测方法、缺陷处理方法和安全性分析。1/5/20232加氢裂化装置原理、流程及特点加氢裂化装置原理、流程及特点 加加氢氢裂裂化化是是将将大大分分子子的的重重质质油油转转化化为为广广泛泛使使用用的的小小分分子子的的轻轻质质油油的的一一种种加加工工手手段段。可可加加工工直直馏馏柴柴油油、催催化化裂裂化化循循环环油油、焦焦化化馏馏出出油油，也也可可用用脱脱沥沥青青重重残残油油生生产产汽汽油油、航航煤煤和和低低凝凝固固点点柴柴油油。加加氢氢裂裂化化装装置置是是炼炼油油厂厂最最

4、重重要要的的的的生生产产装装置置之之一，一，在高温、高压、临氢状态下操作在高温、高压、临氢状态下操作。加氢裂化加氢裂化装置的装置的工艺流程主要有三种类型工艺流程主要有三种类型方法方法：一次通过法一次通过法：所产尾油不参加循环。：所产尾油不参加循环。部部分分循循环环法法：所所产产尾尾油油一一部部分分参参加加循循环环，一一部部分分排排出出装置。装置。全部循环法全部循环法：所产尾油全部参加循环，不排尾油。：所产尾油全部参加循环，不排尾油。加氢裂化加氢裂化装置主要设备有加氢精制反应器、加氢裂化反装置主要设备有加氢精制反应器、加氢裂化反应器、加热炉、高压热交换器、高压空冷器、高、低压分离应器、加热炉、高

5、压热交换器、高压空冷器、高、低压分离器、高温高压临氢管道、高温阀门等。详见图器、高温高压临氢管道、高温阀门等。详见图1 1、图、图2 2、图、图3 3、图图4 4。1/5/20233图图1 1 加氢裂化装置流程简图（带循环尾油）加氢裂化装置流程简图（带循环尾油）1/5/20234 图图2 2 大连热壁加氢反应大连热壁加氢反应器器1/5/20235图图3 3 高温高压临氢管线高温高压临氢管线1/5/20236图图4 4 热高分热高分1/5/20237加氢裂化装置原理、流程及特点加氢裂化装置原理、流程及特点n n加氢裂化装置是在高温、高压条件下操作，介质为烃加氢裂化装置是在高温、高压条件下操作，介

6、质为烃加氢裂化装置是在高温、高压条件下操作，介质为烃加氢裂化装置是在高温、高压条件下操作，介质为烃类、氢气和硫化氢，运行条件较为苛刻。类、氢气和硫化氢，运行条件较为苛刻。类、氢气和硫化氢，运行条件较为苛刻。类、氢气和硫化氢，运行条件较为苛刻。n n高温氢的腐蚀表面脱碳和内部脱碳（氢腐蚀：高温高温氢的腐蚀表面脱碳和内部脱碳（氢腐蚀：高温高温氢的腐蚀表面脱碳和内部脱碳（氢腐蚀：高温高温氢的腐蚀表面脱碳和内部脱碳（氢腐蚀：高温高压氢扩散进入钢中并和不稳定的碳化物反应生成甲高压氢扩散进入钢中并和不稳定的碳化物反应生成甲高压氢扩散进入钢中并和不稳定的碳化物反应生成甲高压氢扩散进入钢中并和不稳定的碳化物反

7、应生成甲烷气体）烷气体）烷气体）烷气体）n n高温氢硫化氢的腐蚀（腐蚀形态为硫化氢对钢的化高温氢硫化氢的腐蚀（腐蚀形态为硫化氢对钢的化高温氢硫化氢的腐蚀（腐蚀形态为硫化氢对钢的化高温氢硫化氢的腐蚀（腐蚀形态为硫化氢对钢的化学腐蚀，在富氢环境中学腐蚀，在富氢环境中学腐蚀，在富氢环境中学腐蚀，在富氢环境中90%90%90%90%98%98%98%98%的有机硫将转化为硫的有机硫将转化为硫的有机硫将转化为硫的有机硫将转化为硫化氢，在氢的促进下加速对钢材的腐蚀。化氢，在氢的促进下加速对钢材的腐蚀。化氢，在氢的促进下加速对钢材的腐蚀。化氢，在氢的促进下加速对钢材的腐蚀。n n设计时通过选材解决铬钼钢材料

8、作基材，不锈钢复设计时通过选材解决铬钼钢材料作基材，不锈钢复设计时通过选材解决铬钼钢材料作基材，不锈钢复设计时通过选材解决铬钼钢材料作基材，不锈钢复合堆焊作内衬。合堆焊作内衬。合堆焊作内衬。合堆焊作内衬。1/5/20238加氢裂化装置原理、流程及特点加氢裂化装置原理、流程及特点n n加氢裂化装置的操作范围：操作温度加氢裂化装置的操作范围：操作温度加氢裂化装置的操作范围：操作温度加氢裂化装置的操作范围：操作温度380450380450380450380450，操作，操作，操作，操作压力压力压力压力8 8 8 820202020MPaMPaMPaMPa.设备名称设备名称设备名称设备名称设计温度设计

9、温度设计温度设计温度/压力压力压力压力加氢精制加氢精制加氢精制加氢精制/加氢裂化反应器加氢裂化反应器加氢裂化反应器加氢裂化反应器 450/8450/8450/8450/820202020MPaMPaMPaMPa高压分离器高压分离器高压分离器高压分离器 260/8 260/8 260/8 260/820202020MPaMPaMPaMPa高压热交换器高压热交换器高压热交换器高压热交换器260 260 260 260 450 450 450 450 1/5/20239加氢裂化装置原理、流程及特点加氢裂化装置原理、流程及特点n n主要腐蚀形态和部位主要腐蚀形态和部位n n氢损伤氢损伤n n堆焊层氢致

10、裂纹堆焊层氢致裂纹n n连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂n n铬钼钢的回火脆化铬钼钢的回火脆化1/5/202310加氢加氢反应器发展简况反应器发展简况n有人把加氢反应器的发展分为有人把加氢反应器的发展分为4 4个阶段个阶段n第一代从第一代从19631963年日本制钢所正式生产第一台加氢反应器为标志，早期是年日本制钢所正式生产第一台加氢反应器为标志，早期是CrCrMoMo钢钢板（少量用锻件）内壁加不锈钢复合板焊接完成，钢钢板（少量用锻件）内壁加不锈钢复合板焊接完成，7070年前后用内壁堆年前后用内壁堆焊不锈钢的板焊或锻焊结构所代替。焊不锈钢的板焊或锻焊结构所代替。70 70年代后期我国开

11、始引进加氢裂化装年代后期我国开始引进加氢裂化装置。置。n第二代是改良期，由于材料脆化造成的事故，开始研究回火脆化问题，并控第二代是改良期，由于材料脆化造成的事故，开始研究回火脆化问题，并控制制J J系数系数 300300、250250、180180、150(%)150(%)。n第三代是成熟期，制造技术逐渐成熟第三代是成熟期，制造技术逐渐成熟,J J系数系数 130130。这个时期国内开始制。这个时期国内开始制造锻焊结构加氢反应器，造锻焊结构加氢反应器，19831983年由洛阳院、一重厂、抚顺石油三厂、北钢院、年由洛阳院、一重厂、抚顺石油三厂、北钢院、合肥通用所五家组成的联合攻关组研制合肥通用所

12、五家组成的联合攻关组研制2 22525Cr-1MoCr-1Mo钢反应器材料和制造工钢反应器材料和制造工艺，艺，19861986年制成模拟环锻件，年制成模拟环锻件，19891989年为抚顺石油三厂生产出我国第一台锻焊年为抚顺石油三厂生产出我国第一台锻焊结构的加氢反应器筒体壁厚结构的加氢反应器筒体壁厚150150mmmm，内径内径18001800，内壁单层堆焊，单重，内壁单层堆焊，单重220220吨。吨。设计温度设计温度450 450 设计压力设计压力20.620.6MPaMPa。n第四代是更新期，对服役第四代是更新期，对服役2020多年的设备进行更新，同时又满足新的加工工艺多年的设备进行更新，同

13、时又满足新的加工工艺和大型化的要求，不断开发新钢种，如和大型化的要求，不断开发新钢种，如2 22525Cr-1Mo-V,3Cr-1Mo-V-Ti-B,Cr-1Mo-V,3Cr-1Mo-V-Ti-B,3Cr-1Mo-V-3Cr-1Mo-V-NbNb-Ca,3Cr-1Mo-1/4V,2Cr-1Mo-1/4V-Ca,3Cr-1Mo-1/4V,2Cr-1Mo-1/4V 等，以加等，以加V V为主进行更新。为主进行更新。2 22525Cr-1MoCr-1Mo钢的钢的J J系数系数 100(%)100(%)。1/5/202311加氢加氢反应器发展简况反应器发展简况 热壁加氢反应器是炼油、化工行业关键设备。

14、通常在高温、高压、临热壁加氢反应器是炼油、化工行业关键设备。通常在高温、高压、临氢条件氢条件(所谓高温、高压、临氢条件是指温度所谓高温、高压、临氢条件是指温度250250，氢分压，氢分压1.41.4MPaMPa）工作，使用条件十分恶劣。工作，使用条件十分恶劣。我国是在我国是在7070年代末年代末8080年代初开始由国外引进热壁加氢反应器的，目前年代初开始由国外引进热壁加氢反应器的，目前的制造能力已达到千吨级（齐鲁石化公司）。煤化工使用的热壁加氢反应的制造能力已达到千吨级（齐鲁石化公司）。煤化工使用的热壁加氢反应器甚至可以达到器甚至可以达到20002000吨（厚吨（厚336336mmmm）。）。

15、据不完全统计国内在用热壁加氢反据不完全统计国内在用热壁加氢反应器已达上百台。应器已达上百台。热壁加氢反应器主要是由热壁加氢反应器主要是由2 22525Cr-1MoCr-1Mo钢材和锻件制成的设计壁厚大钢材和锻件制成的设计壁厚大致在在致在在8080240240mmmm范围内（锻焊结构（范围内（锻焊结构（180180240240mm mm）、）、板焊结构（板焊结构（8080120120mm mm），），内壁带极堆焊两层奥氏体不锈钢堆焊层（内壁带极堆焊两层奥氏体不锈钢堆焊层（347347盖面、盖面、309309过渡过渡层，表面不加工，防腐蚀）或单层，设计压力为层，表面不加工，防腐蚀）或单层，设计压力

16、为8 82020MPaMPa，设计温度大致设计温度大致在在370370410 410（目前国内开始大量（目前国内开始大量2 22525Cr-1MoCr-1Mo加钒和加钒和3 3Cr-1Mo-1/4V-Ti-Cr-1Mo-1/4V-Ti-B B等材料制造热壁加氢反应器，设计温度可以达到等材料制造热壁加氢反应器，设计温度可以达到450450），工作介质主要），工作介质主要是是H H2 2、油、油、H H2 2S S等。等。由于热壁加氢反应器主体材料面临介质腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀、氢由于热壁加氢反应器主体材料面临介质腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀、氢脆、回火脆化和蠕变脆化等一系列问题，国内热壁加氢反应器已使

17、用了脆、回火脆化和蠕变脆化等一系列问题，国内热壁加氢反应器已使用了6 62020年，其危险性在逐年递增。年，其危险性在逐年递增。1/5/202312图图5 5 热壁加氢反应器热壁加氢反应器1/5/202313加氢裂化装置常用材料加氢裂化装置常用材料设备名称设备名称选用材质选用材质加氢精制、裂化反应器加氢精制、裂化反应器加氢精制、裂化反应器加氢精制、裂化反应器（设计设计设计设计温度温度温度温度 450/450/450/450/设设设设计压力计压力计压力计压力8 8 8 820202020MPaMPaMPaMPa）板板板板2.252.252.252.25Cr-1Mo(SA387Gr22CL2Cr-

18、1Mo(SA387Gr22CL2Cr-1Mo(SA387Gr22CL2Cr-1Mo(SA387Gr22CL2)+6.5)+6.5)+6.5)+6.5mm(Tp309+347)mm(Tp309+347)mm(Tp309+347)mm(Tp309+347)堆焊层堆焊层堆焊层堆焊层 或或或或+4+4+4+4mm(TP347)mm(TP347)mm(TP347)mm(TP347)单层浅熔深堆焊单层浅熔深堆焊单层浅熔深堆焊单层浅熔深堆焊锻锻锻锻2.252.252.252.25Cr-1Mo(SA336F22CL2Cr-1Mo(SA336F22CL2Cr-1Mo(SA336F22CL2Cr-1Mo(SA33

19、6F22CL2)+6.5)+6.5)+6.5)+6.5mm(Tp309+347)mm(Tp309+347)mm(Tp309+347)mm(Tp309+347)堆焊层或堆焊层或堆焊层或堆焊层或+4+4+4+4mm(TP347)mm(TP347)mm(TP347)mm(TP347)单层浅熔深堆焊单层浅熔深堆焊单层浅熔深堆焊单层浅熔深堆焊高压热交换器（温度高压热交换器（温度高压热交换器（温度高压热交换器（温度 260)260)260)260)管程：反应流出物：管箱（碳钢、碳钼钢管程：反应流出物：管箱（碳钢、碳钼钢管程：反应流出物：管箱（碳钢、碳钼钢管程：反应流出物：管箱（碳钢、碳钼钢4 4 4 46

20、 6 6 6mm mm mm mm CA;CA;CA;CA;铬钼钢铬钼钢铬钼钢铬钼钢3 3 3 3mm CA)mm CA)mm CA)mm CA)管板（碳钢、碳钼钢、铬钼钢管板（碳钢、碳钼钢、铬钼钢管板（碳钢、碳钼钢、铬钼钢管板（碳钢、碳钼钢、铬钼钢 8 8 8 8mmTP309+347)mmTP309+347)mmTP309+347)mmTP309+347)壳程：循环氢、原料：壳体（碳钢、碳钼钢、铬钼壳程：循环氢、原料：壳体（碳钢、碳钼钢、铬钼壳程：循环氢、原料：壳体（碳钢、碳钼钢、铬钼壳程：循环氢、原料：壳体（碳钢、碳钼钢、铬钼钢钢钢钢 3 3 3 3mm CAmm CAmm CAmm C

21、A）高压热交换器（温度高压热交换器（温度高压热交换器（温度高压热交换器（温度 260 260 260 260 450)450)450)450)管程：反应流出物：管箱（铬钼钢管程：反应流出物：管箱（铬钼钢管程：反应流出物：管箱（铬钼钢管程：反应流出物：管箱（铬钼钢3 3 3 3mm mm mm mm 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 复合板复合板复合板复合板 或或或或+6.5+6.5+6.5+6.5mm Tp309+347mm Tp309+347mm Tp309+347mm Tp309+347堆焊层堆焊层堆焊层堆焊层或或或或+4+4+4+4m

22、mTP347)mmTP347)mmTP347)mmTP347)管板管板管板管板(铬钼钢铬钼钢铬钼钢铬钼钢8 8 8 8mmTP309+347mmTP309+347mmTP309+347mmTP309+347或铬或铬或铬或铬钼钢钼钢钼钢钼钢8 8 8 8mmTP410mmTP410mmTP410mmTP410)壳程：循环氢、原料：壳体（铬钼钢壳程：循环氢、原料：壳体（铬钼钢壳程：循环氢、原料：壳体（铬钼钢壳程：循环氢、原料：壳体（铬钼钢4 4 4 4mm CAmm CAmm CAmm CA；或或或或3 3 3 3mm 1Cr18Ni9Ti mm 1Cr18Ni9Ti mm 1Cr18Ni9Ti

23、mm 1Cr18Ni9Ti 复合板；或复合板；或复合板；或复合板；或+4+4+4+4mmTP347mmTP347mmTP347mmTP347；或或或或+6.5+6.5+6.5+6.5mm Tp309+347mm Tp309+347mm Tp309+347mm Tp309+347堆焊层）堆焊层）堆焊层）堆焊层）1/5/202314缺陷种类缺陷种类产生缺陷温度和现象产生缺陷温度和现象缺陷存在部位缺陷存在部位回火脆化回火脆化长期在长期在350350593593下使用，不纯下使用，不纯物在晶界偏析，产生脆化，材料物在晶界偏析，产生脆化，材料脆性转变温度向高温侧迁移。脆性转变温度向高温侧迁移。2.252

24、.25Cr-1MoCr-1Mo钢母材、焊缝钢母材、焊缝金属金属氢腐蚀裂纹氢腐蚀裂纹长期在长期在250250以上温度使用，介以上温度使用，介质与钢产生表面和内部脱碳质与钢产生表面和内部脱碳2.252.25Cr-1MoCr-1Mo钢母材、焊缝钢母材、焊缝金属金属氢致裂纹氢致裂纹高温操作后急冷高温操作后急冷2.252.25Cr-1MoCr-1Mo钢母材、焊缝钢母材、焊缝热影响区热影响区蠕变裂纹蠕变裂纹400400蠕变区域蠕变区域反应器开口锻件与壳体连反应器开口锻件与壳体连接部位焊缝热影响区接部位焊缝热影响区奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢焊接部位的氢焊接部位的氢脆裂纹脆裂纹高温操作氢扩散入钢内，停工后高温操

25、作氢扩散入钢内，停工后冷却速度快易开裂冷却速度快易开裂反应器内部堆焊层，内构反应器内部堆焊层，内构件连接焊缝，垫片密封槽件连接焊缝，垫片密封槽奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢堆焊层的剥离堆焊层的剥离高温操作后急冷使母材与堆焊层高温操作后急冷使母材与堆焊层界面分离界面分离筒体、封头堆焊层筒体、封头堆焊层应力集中裂纹应力集中裂纹由于结构的不连续性和温度应力由于结构的不连续性和温度应力产生的集中应力产生的集中应力裙座与封头连接部位，外裙座与封头连接部位，外构件连接部位构件连接部位奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢连多硫酸应力连多硫酸应力腐蚀裂纹腐蚀裂纹反应器停工后堆焊上的反应器停工后堆焊上的FeSFeS与湿与湿空气中

26、的氧和水反应生成空气中的氧和水反应生成H H2 2S SX XO O6 6产生应力腐蚀裂纹产生应力腐蚀裂纹反应器内构件和内部堆焊反应器内构件和内部堆焊层层加氢反应器产生的缺陷及部位加氢反应器产生的缺陷及部位加氢反应器产生的缺陷及部位加氢反应器产生的缺陷及部位1/5/202315材料选择（纯净化）材料选择（纯净化）压压压压力力力力容容容容器器器器专专专专用用用用钢钢钢钢材材材材的的的的纯纯纯纯净净净净化化化化不不不不仅仅仅仅能能能能改改改改善善善善钢钢钢钢的的的的制制制制造造造造工工工工艺艺艺艺性性性性，如如如如焊焊焊焊接接接接时时时时抗抗抗抗热热热热裂裂裂裂、抗抗抗抗冷冷冷冷裂裂裂裂和和和和抗

27、抗抗抗层层层层状状状状撕撕撕撕裂裂裂裂等等等等工工工工艺艺艺艺性性性性能能能能，更更更更重重重重要要要要的的的的是是是是能能能能显显显显著著著著改改改改善善善善钢钢钢钢的的的的耐耐耐耐腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀、抗抗抗抗应应应应变变变变时时时时效效效效、抗抗抗抗回回回回火火火火脆脆脆脆化化化化等等等等使使使使用用用用性性性性能能能能，从从从从而而而而可可可可延延延延长长长长压压压压力力力力容容容容器器器器的的的的使使使使用用用用寿寿寿寿命命命命及及及及提提提提高高高高压压压压力力力力容容容容器器器器的的的的使用安全性。使用安全性。使用安全性。使用安全性。1 1 1 1、专用钢材、专用钢材、专用钢材、专用

28、钢材珠光体耐热钢（珠光体耐热钢（珠光体耐热钢（珠光体耐热钢（GB150GB150GB150GB150、JB4732JB4732JB4732JB4732）、电电电电炉炉炉炉精精精精炼炼炼炼、真真真真空空空空脱脱脱脱氧氧氧氧；、推推推推荐荐荐荐正正正正火火火火加加加加回回回回火火火火（N N N NT T T T）。15CrMoR15CrMoR15CrMoR15CrMoR（1.0Cr-0.5Mo1.0Cr-0.5Mo1.0Cr-0.5Mo1.0Cr-0.5Mo）、14Cr1MoR14Cr1MoR14Cr1MoR14Cr1MoR（1.25Cr-1.25Cr-1.25Cr-1.25Cr-0.5Mo0.

29、5Mo0.5Mo0.5Mo）、）、）、）、12Cr2Mo1R12Cr2Mo1R12Cr2Mo1R12Cr2Mo1R（2 2 2 225Cr-1Mo25Cr-1Mo25Cr-1Mo25Cr-1Mo）。）。）。）。2 2 2 2、抗氢腐蚀抗氢腐蚀抗氢腐蚀抗氢腐蚀和和和和回火脆化回火脆化回火脆化回火脆化 、NELSONNELSONNELSONNELSON抗氢曲线抗氢曲线抗氢曲线抗氢曲线 、步步步步冷冷冷冷试试试试验验验验控控控控制制制制材材材材料料料料的的的的回回回回火火火火脆脆脆脆化化化化敏敏敏敏感感感感性性性性（制制制制造造造造时时时时机机机机械械械械性能破坏性评价）。性能破坏性评价）。性能破坏

30、性评价）。性能破坏性评价）。TT54TT54TT54TT542.5 TT54 382.5 TT54 382.5 TT54 382.5 TT54 38 式式式式中中中中：TT54TT54TT54TT54为为为为原原原原始始始始材材材材料料料料54545454J J J J转转转转变变变变温温温温度度度度；TT54 TT54 TT54 TT54 为为为为回回回回火火火火脆脆脆脆化处理后材料化处理后材料化处理后材料化处理后材料54545454J J J J转变温度的增量转变温度的增量转变温度的增量转变温度的增量。1/5/202316材料选择（纯净化）材料选择（纯净化）3 3 3 3、日日日日本本本本

31、JISJISJISJIS标标标标准准准准对对对对硫硫硫硫磷磷磷磷含含含含量量量量的的的的要要要要求求求求为为为为：P P P P为为为为0.0350.0350.0350.035以以以以下下下下,S S S S为为为为0.0350.0350.0350.035以下。以下。以下。以下。日日日日本本本本石石石石油油油油学学学学会会会会对对对对压压压压力力力力容容容容器器器器专专专专用用用用钢钢钢钢材材材材的的的的纯纯纯纯净净净净化化化化提提提提出出出出比比比比较较较较明明明明确确确确规规规规定定定定，如如如如对对对对于于于于高高高高温温温温和和和和高高高高温温温温高高高高压压压压氢氢氢氢环环环环境境境

32、境下下下下使使使使用用用用碳碳碳碳钢钢钢钢和和和和低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢Cr-MoCr-MoCr-MoCr-Mo钢钢钢钢板板板板及及及及锻锻锻锻件件件件，为为为为了了了了防防防防止止止止在在在在使使使使用用用用过过过过程程程程中中中中逐逐逐逐年年年年老老老老化化化化（蠕蠕蠕蠕变变变变、蠕蠕蠕蠕变变变变脆脆脆脆化化化化和和和和氢氢氢氢腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀），要要要要求求求求压压压压力力力力容容容容器器器器专专专专用用用用钢钢钢钢材材材材的的的的硫硫硫硫、磷磷磷磷含含含含量量量量取取取取以以以以下下下下值值值值为为为为妥妥妥妥：碳碳碳碳钢钢钢钢：P P P P为为为为0.0150.0150.

33、0150.015以以以以下下下下,S S S S为为为为0.0100.0100.0100.010以以以以下下下下；0.50.50.50.5MoMoMoMo钢钢钢钢:P P P P为为为为0.0100.0100.0100.010以以以以下下下下,S S S S为为为为0.0080.0080.0080.008以以以以下下下下；1.01.01.01.0Cr-0.5MoCr-0.5MoCr-0.5MoCr-0.5Mo、1.25Cr-0.5Mo1.25Cr-0.5Mo1.25Cr-0.5Mo1.25Cr-0.5Mo、2.25Cr-1.0Mo2.25Cr-1.0Mo2.25Cr-1.0Mo2.25Cr-1

34、.0Mo、3.0Cr-1.0Mo3.0Cr-1.0Mo3.0Cr-1.0Mo3.0Cr-1.0Mo、5.0Cr-0.5Mo5.0Cr-0.5Mo5.0Cr-0.5Mo5.0Cr-0.5Mo等等等等中中中中温温温温用用用用钢钢钢钢的的的的P P P P为为为为0.0100.0100.0100.010以以以以下下下下,S S S S为为为为0.0080.0080.0080.008以以以以下下下下。（容容容容规规规规要要要要求求求求P P P P为为为为0.0300.0300.0300.030以以以以下下下下,S S S S为为为为0.0200.0200.0200.020以下以下以下以下）J J J

35、 J系系系系数数数数（SiSiSiSiMnMnMnMn）（P P P PSnSnSnSn）101010104 4 4 4120120120120；X X X X系系系系数数数数（10101010P P P P5Sb5Sb5Sb5Sb4Sn4Sn4Sn4SnAsAsAsAs）10101010-2-2-2-215ppm15ppm15ppm15ppm。湿湿湿湿硫硫硫硫化化化化氢氢氢氢环环环环境境境境下下下下使使使使用用用用碳碳碳碳钢钢钢钢和和和和低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢板板板板及及及及锻锻锻锻件件件件，其其其其磷磷磷磷含含含含量量量量不应大于不应大于不应大于不应大于0.005%0.005%0

36、.005%0.005%，硫含量不应大于，硫含量不应大于，硫含量不应大于，硫含量不应大于0.0100.0100.0100.010%。1/5/202317图图6 6 临氢条件用钢防止脱碳和开裂的操作极限（临氢条件用钢防止脱碳和开裂的操作极限（API941API941第第6 6版）版）19981998年年4 4月月1/5/202318图图7 7 临氢条件用临氢条件用C-0.5MoC-0.5Mo和和Mn-0.5MoMn-0.5Mo钢的使用经验钢的使用经验（API941API941第第6 6版）版）19981998年年4 4月月1/5/202319图图8 8 典型阶梯冷却线图典型阶梯冷却线图1/5/20

37、2320制造要求制造要求 1 1、凡凡选选用用材材料料在在使使用用中中有有可可能能发发生生应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂的的情情况况，制制造造后后均均应应进进行行焊焊后后热热处处理理。对对不不同同材材料料推推荐荐如如下下的的焊焊前前预预热热温度温度（亦可根据焊接工艺评定确定预热温度）。（亦可根据焊接工艺评定确定预热温度）。Cr-0.5MoCr-0.5Mo、1.25Cr-0.5Mo1.25Cr-0.5Mo150150；2.25Cr-1Mo2.25Cr-1Mo200200 奥氏体不锈钢堆焊奥氏体不锈钢堆焊层层100100 2 2、焊接施工中应注意问题：、焊接施工中应注意问题：、将将应应力力集集中中较较严

38、严重重的的部部位位如如开开口口接接管管、裙裙座座与与封封头头连连接部的角焊缝改为对接焊缝。接部的角焊缝改为对接焊缝。、焊焊缝缝的的边边缘缘应应打打磨磨圆圆滑滑过过渡渡，并并将将焊焊肉肉高高度度磨磨平平以以减减小应力集中。小应力集中。、焊焊后后热热处处理理（PWHTPWHT）温温度度要要选选择择适适当当，过过高高强强度度降降低低，蠕变断裂延性增加。蠕变断裂延性增加。、所所有有角角焊焊缝缝应应彻彻底底检检查查，以以确确定定无无裂裂纹纹。反反应应器器制制造造过过程程中中为为提提高高密密封封面面309309和和347347堆堆焊焊层层的的韧韧性性和和抗抗裂裂性性能能，347347堆焊层应尽量在最终热处

39、理后再堆焊和加工。堆焊层应尽量在最终热处理后再堆焊和加工。3 3、反反应应器器内内部部构构件件的的支支座座台台，内内裙裙联联接接处处为为防防止止裂裂纹纹可可采采用三层堆焊，第一层用三层堆焊，第一层309309，第二层，第二层308308，最外层，最外层347347。1/5/202321制造要求制造要求 4 4、热热交交换换器器采采用用U U型型管管结结构构时时，管管子子为为下下列列材材料料时时，在在弯弯制成型后应进行热处理。制成型后应进行热处理。、C-1/2MoC-1/2Mo、CrMoCrMo钢钢管管在在弯弯曲曲半半径径小小于于5 5倍倍管管子子直直径径时时弯弯管部分和相邻直管管部分和相邻直管

40、300300mmmm处应进行退火。处应进行退火。、1 1Cr18Ni9TiCr18Ni9Ti（SUS SUS 321321）钢钢管管弯弯制制成成形形后后其其弯弯管管部部分分和相邻直管和相邻直管300300mmmm处要进行固溶化处理，空冷。处要进行固溶化处理，空冷。、热处理后管子硬度小于下列值、热处理后管子硬度小于下列值 碳钢碳钢：HRB72HRB72或或126126HB HB C C0.5Mo0.5Mo钢钢：HRB77HRB77或或140140HBHB Cr CrMoMo钢钢：HRB85HRB85或或163163HB HB 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti：HRB90 HRB90或或

41、185185HBHB 不不锈锈钢钢管管的的快快速速固固溶溶化化处处理理，采采用用U U型型管管固固溶溶化化电电加加热热处处理理装装置置，利利用用电电热热在在2020120120秒秒中中将将钢钢管管加加热热到到10501050保保温温1010秒秒后后，向向管管内内通通压压缩缩空空气气，9090秒秒时时间间内内将将温温度度迅迅速速冷冷却却到到300300，有有效效避避开开不不锈锈钢钢在在450450800800的的敏敏化化区区域域，消消除除内内应应力。解决不锈钢力。解决不锈钢U U形管的应力腐蚀问题。形管的应力腐蚀问题。1/5/202322制造要求制造要求 5 5、在在400400以以上上的的高高

42、温温条条件件下下，尽尽量量避避免免采采用用异异种种钢钢的的焊焊接接接接头头。铬铬钼钼钢钢之之间间的的焊焊接接应应采采用用珠珠光光体体焊焊条条，焊焊后后需需进进行行热处理，一般不推荐用奥氏体焊条焊接及焊后不热处理热处理，一般不推荐用奥氏体焊条焊接及焊后不热处理。在在制制造造上上采采取取的的措措施施是是：根根据据操操作作条条件件的的苛苛刻刻程程度度可可以以选选用用双双层层衬衬里里堆堆焊焊（309+347309+347）或或单单层层衬衬堆堆焊焊（347347），双双层层抗抗剥剥离离性性能能要要优优于于单单层层，如如选选用用单单层层浅浅熔熔深深堆堆焊焊（PZPZ法法）为为提提高高其其抗抗剥剥离离性性能

43、能要要适适当当加加大大堆堆焊焊金金属属的的稀稀释释率率。最最近近国国内内采采用抗剥离性能好的高速度大电流堆焊法。用抗剥离性能好的高速度大电流堆焊法。为为防防止止堆堆焊焊层层焊焊接接热热裂裂纹纹和和操操作作中中产产生生相相，应应控控制制堆堆焊焊层层焊焊后后状状态态铁铁素素体体的的含含量量在在3 310%10%范范围围，堆堆焊焊层层的的铁铁素素体体含含量量可可以以采采用用谢谢菲菲尔尔图图（SCHAEFFLERSCHAEFFLER）估估算算或或采采用用铁铁素素体体测测量量仪仪直直接接在在堆堆焊焊层层上上测测量量。一一般般情情况况下下后后者者测测量量值值偏偏高高，尤尤其其是单层堆焊。是单层堆焊。1/5

44、/202323在用检验的意义在用检验的意义 1 1、随着、随着我国炼制原油含硫、含氮、酸值的增高加重了对我国炼制原油含硫、含氮、酸值的增高加重了对设备的腐蚀设备的腐蚀。压力容器面临着防止应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢。压力容器面临着防止应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢损伤等破坏方式的新课题，如损伤等破坏方式的新课题，如加氢裂化、加氢重整、加氢精加氢裂化、加氢重整、加氢精制容器的氢损伤与回火脆化、催化再生器的露点腐蚀、延迟制容器的氢损伤与回火脆化、催化再生器的露点腐蚀、延迟焦碳塔热疲劳开裂、湿焦碳塔热疲劳开裂、湿H H2 2S S对低合金高强钢设备的应力腐蚀、对低合金高强钢设备的应力腐蚀、冷换设备冷换设备的的cl

45、cl-腐蚀、尿素设备的晶间腐蚀、化纤设备的醋酸腐蚀、尿素设备的晶间腐蚀、化纤设备的醋酸腐蚀腐蚀等等。等等。2 2、石石化化企企业业存存在在着着相相当当数数量量的的业业已已达达到到设设计计寿寿命命(30(30年年)的的超超期期服服役役压压力力容容器器。超超期期服服役役的的、类类容容器器中中，安安全全状状况况为为3 3级级、4 4级级的的容容器器占占50%50%以以上上，其其安安全全性性与与延延寿寿是是目目前前石石化化企业一个十分重要的课题。企业一个十分重要的课题。3 3、石石化化装装置置与与单单体体设设备备的的大大型型化化必必然然导导致致低低合合金金高高强强钢钢的的广广泛泛应应用用，但但同同时时

46、会会引引起起裂裂纹纹敏敏感感性性增增强强。目目前前高高强强钢钢压压力力容容器器占占石石化化企企业业全全部部在在用用压压力力容容器器的的1.97%1.97%，其其中中10%10%发发现现有各种原因造成的裂纹。有各种原因造成的裂纹。因因此此如如何何提提高高压压力力容容器器管管理理和和在在用用检检验验水水平平是是石石化化企企业业目目前的一个重要任务。前的一个重要任务。1/5/202324高温压力容器的定期检验高温压力容器的定期检验 1 1 1 1、找出危险源（缺陷、损伤）找出危险源（缺陷、损伤）找出危险源（缺陷、损伤）找出危险源（缺陷、损伤）、针针针针对对对对苛苛苛苛刻刻刻刻介介介介质质质质和和和和

47、工工工工艺艺艺艺环环环环境境境境，预预预预测测测测高高高高温温温温压压压压力力力力容容容容器器器器可可可可能能能能的的的的失失失失效效效效模模模模式式式式（短短短短期期期期加加加加载载载载下下下下的的的的韧韧韧韧性性性性断断断断裂裂裂裂、长长长长期期期期加加加加载载载载下下下下的的的的蠕蠕蠕蠕变变变变断断断断裂裂裂裂和和和和蠕蠕蠕蠕变变变变疲疲疲疲劳劳劳劳失失失失效效效效、材材材材料料料料回回回回火火火火脆脆脆脆化化化化以以以以及及及及由由由由于于于于不不不不断断断断增增增增长长长长的的的的塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形引引引引起起起起的的的的变变变变形形形形失失失失效效效效、泄泄泄泄漏漏漏

48、漏、失失失失稳稳稳稳等等等等）。分分分分析析析析主主主主要要要要缺缺缺缺陷陷陷陷种种种种类类类类及及及及其其其其破破破破坏坏坏坏速速速速率率率率：a a a a、体体体体积积积积型型型型缺缺缺缺陷陷陷陷：死死死死缺缺缺缺陷陷陷陷（埋埋埋埋藏藏藏藏缺缺缺缺陷陷陷陷）；活活活活缺缺缺缺陷陷陷陷如如如如冲冲冲冲刷刷刷刷、点点点点蚀蚀蚀蚀、腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀等等等等（主主主主要要要要考考考考虑虑虑虑腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀与与与与冲冲冲冲刷刷刷刷速速速速率率率率）；b b b b、平平平平面面面面型型型型缺缺缺缺陷陷陷陷：应应应应力力力力腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀裂裂裂裂纹纹纹纹、氢氢氢氢致致致致开开开开裂裂裂裂、再再再

49、再热热热热裂裂裂裂纹纹纹纹、疲疲疲疲劳劳劳劳裂裂裂裂纹纹纹纹（主主主主要要要要考考考考虑虑虑虑亚亚亚亚临临临临界界界界扩扩扩扩展展展展速速速速率率率率）；c c c c、弥弥弥弥散散散散型型型型损损损损伤伤伤伤：白白白白点点点点、蠕蠕蠕蠕变变变变开开开开裂裂裂裂、材材材材质质质质劣劣劣劣化化化化、氢氢氢氢腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀（主主主主要要要要考考考考虑材料损伤速率）虑材料损伤速率）虑材料损伤速率）虑材料损伤速率）。、根根根根据据据据高高高高温温温温压压压压力力力力容容容容器器器器特特特特点点点点，选选选选用用用用合合合合适适适适的的的的无无无无损损损损检检检检测测测测（RTRTRTRT、UTUTU

50、TUT、MTMTMTMT、PTPTPTPT、ETETETET）和和和和理理理理化化化化检检检检验验验验方方方方法法法法（化化化化学学学学成成成成份份份份、金金金金相相相相检检检检验验验验、硬硬硬硬度度度度、铁铁铁铁素素素素体体体体含含含含量量量量检检检检验验验验、晶晶晶晶间腐蚀试验、能谱试验、光谱试验、间腐蚀试验、能谱试验、光谱试验、间腐蚀试验、能谱试验、光谱试验、间腐蚀试验、能谱试验、光谱试验、X X X X、J J J J系数测定、裂纹断口取样等等）。系数测定、裂纹断口取样等等）。系数测定、裂纹断口取样等等）。系数测定、裂纹断口取样等等）。、探探探探讨讨讨讨高高高高温温温温压压压压力力力力