气化炉鼓包缺陷的检验及处理意见(全文)

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【摘要】针对某合成氨厂一气化炉发现的鼓包缺陷，对该压力容器进行相应的无损检测和硬度测定，分析其产生的原因，证明了该压力容器在一定使用条件下可以继续运行，并对其今后的运行管理提出建议。

【关键词】鼓包压力容器气化炉检验

气化炉是合成氨生产的主要反应容器之一，广泛应用于石化行业。该类容器主要是将成分为甲烷的天然气、石油气或其他碳氢化物与空气或水蒸气按一定比例混合，制造合成氨的原料H2和CO等的造气设备。由于主要介质中有氢分子的存在，气化炉的使用工作参数在一定条件下（临氢状态），分子态的氢转变为原子态的氢，进而侵入钢材扩散到金属内部的空穴内，聚集成氢分子。分子态的氢在一般温度下难于逸出钢材表面，以致在钢材内部空穴处的压力逐渐升高，直至形成鼓包缺陷。

常见的氢鼓包类型有外鼓包、内鼓包和内外鼓包，无论那种类型，产生氢鼓包的容器，变形后钢板截面均分开为两部分，形成气体空腔[1]。此时，有的氢鼓包仅有形状尺寸的微小变化；有的氢鼓包顶部及周边区域产生裂纹；有的氢鼓包还会有材质劣化现象。因此在实际检验过程中，针对鼓包缺陷通常采用外部宏观检测、壁厚测定、表面探伤、硬度测定等检验方法。

1 概况

现有某合成氨厂的一台气化炉，于2004年1月12日使用过程中发现鼓包现象，当即厂方停止该容器运行。随即本站对该台气化炉进行了内外部检验。

审查相应出厂及使用资料发现，该台容器于1976年1月投入使用，至今已使用了28年，使用年限较长。其主要技术参数见表1。

2 检验过程

从技术参数表中可以看出，气化炉主要介质含有H2和CO，故在检验前分析该鼓包缺陷，可能是由于氢鼓包产生的。故对该容器采用外部宏观检测、壁厚测定、表面探伤、硬度测定等检测方法进行检验，具体过程如下。

2.1 宏观检查

由于该容器停机时壁面温度较高且含有内衬，只能先对该容器外表面进行宏观检查。外部宏观检查显示，在该容器筒体部位出现的鼓包约呈2a/2b=300/200的椭圆形，坡度∠16°。同时，对该鼓包表面进行打磨处理，未发现肉眼可见的裂纹等缺陷，其他部位也未见有可疑的异样。

2.2 壁厚测定

用超声波测厚仪在筒体外壁进行测厚检测，鼓包处测厚6点，其他部位测厚12点。鼓包处壁厚测量值与非鼓包处壁厚相差不大，测厚结果在27.4mm～30.1mm范围。壁厚未见明显减薄。

2.3 表面探伤

对厚度为30mm筒体鼓包处外表面进行100%渗透检测。检测结果显示，鼓包处未显示发现裂纹等其他表面缺陷。

2.4 硬度测定

用HL-D型硬度测试仪，在筒体外壁选点8处进行硬度测定，选点范围包括鼓包部位5处和未鼓包部位3处，测试结果HB=115～144，硬度无明显异常。

3 原因分析

压力容器在运输、安装、使用过程中，都有可能会产品相应损伤。针对该台汽化器之前未出现鼓包情况，同时考虑到其使用年限较长，故在使用过程中出现此种情况的可能性较大[2-3]。同时根据外部宏观检测、壁厚测定、表面探伤、硬度测定等检测方法检验结果显示，该台容器鼓包为氢鼓包的可能性较低。故基于“合乎使用”原则，将该台汽化器的人孔打开，通过内部宏观检测，发现在出现鼓包筒体处内侧的耐火砖内衬已经脱落。

考虑到该台汽化器的实际操作压力为2.35Mpa，实际超过温度为200℃。当容器在使用过程中，内衬耐火砖脱落后，脱落处的容器壁受到高温高压作用，局部壁温度会积聚攀升，容器筒体耐火砖脱落处可能会发生塑性变形，从而导致鼓包形成。此外，由于耐火砖未脱落处壁面温度低，而脱落处容器壁局部温度较高，在温差引起的应力作用下，也易使容器壁发生变形，从而形成物理鼓包。

参考文献

[1] YEN SK，HUANG I B.Critical hydrogen concentration for hydrogen-induced blistering on AISI430 stainless steel[J].Materials Chemistry and Physics，2003，80（3）： 662―666

[2] 刘先建.一起压力容器鼓包事故的分析[J].化工安全与环境，2003，43： 2

气化炉鼓包缺陷的检验及处理意见

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