压力容器无损检测——-加氢反应器的无损检测技术

　　为获得高质量的石油加工产品或增加原油转化为轻质成品油的比率,以及适应高含硫原油、劣质原油深加工的需要与改善环境条件等目的,在现代石油加工工业中出现了加氢工艺装置^[1]。与此同时,加氢装置中的关键设备加氢反应器的设计及制造技术也有了很大的进步。自20世纪70年代以来,为适应炼油工艺改进(主要涉及催化剂和反应温度等的变化)的需要,在炼油化工行业中热壁加氢反应器已逐步取代了冷壁加氢反应器。

　　热壁加氢反应器在制造和安装过程中,铬钼钢焊缝以及不锈钢堆焊层将不可避免地出现一些表面或近表面缺陷;在使用过程中,由于其长期在高温(400~500℃)、高压(8~20 MPa)以及临氢状态等苛刻条件下工作,将产生堆焊层的表面开裂和氢致剥离以及母材的回火脆化和氢脆。针对这些缺陷,铬钼钢焊缝表面、近表面缺陷可采用磁粉和磁记忆检测,主体焊缝埋藏缺陷应采用射线、超声波检测,内壁不锈钢堆焊层表面缺陷应采用渗透检测,对于堆焊层内及层下缺陷应采用超声波检测。目前国内对加氢反应器主体焊缝主要采用射线检测或射线加超声波检测,国外对加氢反应器主体焊缝采用超声波TOFD技术进行检测。

　　1　加氢反应器制造过程中的质量控制

　　加氢反应器筒节、接管和法兰等原材料均为锻件,锻造时易产生裂纹、夹层、折叠和白点,锻后热处理易产生再热裂纹缺陷。

　　由于高强度铬钼钢的可焊性较差,焊后将在主体对接焊缝以及工卡具焊疤处不可避免地出现一些表面、近表面或埋藏缺陷(如裂纹、未熔合、未焊透、气孔、咬边和夹渣),尤其是焊后延迟裂纹类危害性缺陷。

　　内壁不锈钢双层堆焊层缺陷按出现部位可分为四种,即①表面缺陷,包括裂纹、气孔、划伤和夹渣等。②堆焊层内的缺陷,一般为夹渣和未熔合。③堆焊层与母材的未结合。④堆焊层下的再热裂纹。

　　堆焊层表面裂纹主要产生在手工焊双层堆焊处。由于手工堆焊工艺较自动堆焊难于控制,焊接过程中产生的σ相造成E347焊缝金属的延性降低,在局部应力集中或焊接残余应力、热应力的作用下会产生裂纹,成分和金相组织的偏析是产生裂纹的重要因素^[2]。

　　1.1　射线检测

　　对于铬钼钢,为避免漏检焊接延迟裂纹,应在焊接热处理24 h后进行射线检测。加氢反应器主体焊缝多为厚壁窄间隙焊,考虑射线的能量,通常采用两种方法进行射线检测,即①壁厚<200 mm时实施⁶⁰Co源γ射线检测。②壁厚≥200 mm时实施直线加速器检测。

　　射线检测易于发现坡口未熔合等与射线束平行的缺陷,但对于厚壁焊缝射线底片清晰度差。