解析加氢反应器焊接热裂纹原因分析及修复

《解析加氢反应器焊接热裂纹原因分析及修复》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、工业技术齐Q1鲁LU石油PE化TR工OC，H2E0M10IC，A3L8(3T)EC：H22N8OL—O2G3Y0加氢反应器焊接热裂纹原因分析及修复王保兴刘克强徐长业(山东省特种设备检验研究院淄博分院，山东淄博，255030)摘要在对某炼油厂加氢反应器进行首次检验时，发现其简体环焊缝外部出现裂纹，通过化学成分、金相、硬度分析等方法确定裂纹的性质是焊接热裂纹，对裂纹进行修复处理。关键词加氢反应器焊接热裂纹修复中图分类号：TQo52．5文献标识码：B文章编号：1009—9859(2010)03—0228—031前言2010年3月，首次对RIOI进行全面检验：对加氢反应器是加氢装置的关键设备，

2、一般在R101进行内外部宏观检查、壁厚测定、硬度测定、高压10．0～25．0MPa、高温400～480℃、临氢及内壁堆焊层渗透检测、超声波检测时，均未发现缺硫化氢等条件下工作。为防止氢脆、氢腐蚀、硫化陷；对R101焊接接头外部(焊缝余高出厂前已打物腐蚀，Cr—Mo钢回火脆化及堆焊层的剥离等严磨)进行100％磁粉检测，在第一筒节与第二简节重损伤，对加氢反应器的设计、制造工艺、材料、焊对接环焊缝的熔合线部位，发现了沿熔合线开裂接技术及焊接质量都有很高的要求。的表面裂纹，具体情况如图1所示。某炼油厂加氢反应器(R101)，2006年1月由从图1可知：裂纹边缘呈锯齿状，具有焊接热国内某重型机械

3、制造厂设计制造完成，主体材质：裂纹的宏观特征。裂纹长400mm，深约3mm。2．25Cr一1Mo一0．25V，设备内壁：带极堆焊。2008年3月投入使用，其工作参数列于表1。2裂纹部位金相分析采用现场金相分析仪，观察裂纹处的金相组表1R101工作参数织，金相照片见图2。设计压力／MPa9．8最高／最低工作温度／~C420／350介质H2，油规格／mm4,4213×28566×125／80图2裂纹处的金相组织(放大250倍)从图2可看出，裂纹尖端沿晶界走向是焊接热裂纹的特征。金相组织：回火贝氏体，晶粒细而收稿日期：2010—07一】3；修回日期：2010一O8—2O。作者简介：王保兴(1

4、965一)，男，工程师。主要从事特种设备图1裂纹宏观照片检验工作。电话：13176229421。第3期王保兴等．加氢反应器焊接热裂纹原因分析及修复．229．从表2可知，裂纹处和裂纹附近的P、Sn、Sb裂纹面积所需要的能量，若每个裂端的裂纹扩展含量比母材高，其他化学元素含量属于正常值范量为△理，则根据能量守恒定律有：围内。G(BAa)=y(2BAot)(1)2．25Cr一1Mo一0．25V钢在高温下具有良好式(1)中，是表面自由能，2BAo~则是裂纹的力学性能和耐氢腐蚀性，但在325～575oC长期新增的面积(裂纹有上下两个表面)，式(1)就是使用过程中，会产生高温回火脆性。产生的原因：

5、Grifith断裂判椐。在高温下，钢中微量杂质元素和某些合金元素1957年欧文(GRIrwin)证明了裂纹尖端近(P，Sn，As，Sb等)向奥氏体晶界偏析，使晶界的处应力场，认为裂纹扩展的lI缶界状态是用裂纹尖凝聚力下降所致⋯。由于杂质在晶界上偏析导端应力场强度达到材料的临界值来表示的，对于致晶界强度降低而使材料韧性降低，当晶界强度I型(平面)裂纹，用式(2)表示：高于晶内强度时为准解理断裂，当晶界强度低于KI=KIc(2)晶内强度时为沿晶断裂J。式中，K=O"fO~，它集中反映了裂纹尖端附(2)硬度分析结果近区域内各点应力的强弱程度，称为应力强度因在裂纹、焊缝和母材部位进行硬度测定，

6、结果子，简称因子。为I型裂纹问题中处于平面列于表3。应变状态下的材料I缶界值，称为材料的平面应变断裂韧度，是材料的一种力学性能，可以通过材料表3硬度分析结果试验而得到。式(2)表示当应力强度因子K等于(或大于)材料的本身应变断裂韧度时，裂纹就扩展。式(2)称为I型裂纹的低应力脆性断裂判据(即判椐)j。从表3可知，裂纹部位的硬度较焊缝、母材部位偏高，说明裂纹处残余应力较高。加氢反应器R101反应器材质是2．25Cr—IMo一0．25V，在高温高压下运行，壁厚125mm，易产生温差应属于高强钢材料，对裂纹非常敏感，只要满足K力，应力叠加后，产生沿晶界开裂的表面裂纹。判椐条件，裂纹就扩展很快

7、。(3)裂纹扩展2．25Cr一1Mo一0．25V具有抵抗裂纹扩展能4裂纹修复力，因此只有当拉伸应力足够大时，裂纹才有可能分析裂纹产生原因后，制定了裂纹消除方案：扩展。此抵抗裂纹扩展的能力可以用表面自由能砂轮打磨消除。裂纹分为三段，中间一段最长，为来度量。若只考虑脆性断裂，则裂端区的塑性变300mm，其余两段均为50mm。为了避免砂轮打形可以忽略不计。因此，在准静态的情况下，裂纹磨时裂纹扩展，在裂纹尖端处打了止裂孔，用扩展时裂端区所释放出来的能量