基于失效模式分析的加氢釜全面检验

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2013年第5期 特 种 设 备 安 全 技 术 ·3·基于失效模式分析的加氢釜全面检验刘晓华 昊金才摘 要 基于加氢釜的结构及氢化工艺，分析其失效模式。分析表明：加氢釜失效形式主要为上封头的孔蚀和下封头的应力腐蚀。基于此、在确保检验质量的前提下尽量减少检验项目、缩短全面检验时间，安全评定加氢釜的失效现状，同时提出了此类压力容器安全运行及检验的改进建议，提高安全监管的科学性和有效性，避免事故的发生，确保设备长周期安全运行。

关键词 加氢釜 孔蚀 应力腐蚀 全面检验1 引 言加氢釜常用于石油化工、香精香料等行业，用以完成氢化、聚合、缩合等工艺过程．以及有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。加氢釜是国内目前进行高温、高压化学反应最为理想的装置，特别是进行易燃、易爆、有毒介质的化学反应，更加显示出它的优越性[】]。但加氢釜同时也是危险性较大、容易发生泄漏和火灾爆炸事故的设备。近年来。加氢釜的泄漏、火灾、爆炸事故屡屡发生[2]。由于釜内常常装有有毒有害的危险化学品。事故后果较之一般爆炸事故更为严重。因此必须加强对加氢釜的全面检验和监管。

本文以某香精香料厂加氢釜为例，基于加图 1 加氢釜结构简图收稿 日期：2013—08-26氢釜 的结构 及氢化 工艺，分析其失效模式，并检验申请。该釜结构如图 1所示，结构参数和技术参数见表 1。加氢釜工艺如下：将原料和催化剂用泵先打人釜内，然后通过内盘管加热至 18O℃，通入氢气加压，同时釜内搅拌装置对物料进行不停的搅拌，在高温高压搅拌下进行加氢反应，释放热量，与此同时夹套里的导热油对釜内物料进行降温冷却 ，使得釜内温度保持在 180℃左右。结合该厂先期同类反应釜检验结果可知：高压反应釜主要失效形式为上封头的孔蚀[3]和下封头的应力腐蚀[ ]。

表 1 加氢釜结构技术参数壳 程 管 程 夹 套工 艺 参 数 结构参数 工艺参数 工艺参数操作 操作 主要 操作 操作 主要 设计 操作 设计 操作 容积规格mm 材质 压力 温度 压力 温度 压力 压力 温度 温度 主要介质 m3 介质 介质 MPa MPa ℃ ℃ MPa ℃ MPa ℃氢气、有一 O．1， N| 220 180 机物
、
催 8．2 l6o0× 316L O
．
2 15／ 导热油 O-2 15 导热油7．O 4．0 60x5021 180 化剂在此基础上采用宏观检查、超声波壁厚测定、渗透检测等手段对其进行全面检验 ，安全评定加氢釜的失效现状。提高安全监 管的科学性和有效 性 ，避免事故的发生，确保设备长周期安全运行。

2 加氢釜失效模式分析某香精香料厂一加氢釜于2010年 5月投用．投入运行两年后于 2012年 5月提出全面2．1 孔蚀孑L蚀是在金属上产生小孑L的一种极为局部的腐蚀形态，也是破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。它是一种局部的和剧烈的腐蚀形态．在局部形成一个或一些小孔，由于小孑L向纵深发展因而易使金属穿孔，造成容器失效而引发事故。对于反应釜上部气相部位的金属表面，介质是以气液二态形式共存的，即附着在金属表面上有液滴和气态的介质，鉴于反应釜顶部有众多传感器、人孑L等接管，具有一定的非流通空间，流动性相对较差。其中液滴更容易粘附，液滴中的高浓度腐蚀介质使金属表面的钝化膜遭到破坏，在其遭到破坏的区域。金属表面与液滴中活性离子接触形成腐蚀的起始点，即形成初始腐蚀坑，随着时间的推延 ，逐渐形成腐蚀状况，而且孔蚀是一种自催化过程，如图2。

2013年第5期 特 种 设 备 安 全 技 术 ·5·4 结论及改进建议4．1 结论加氢釜下封头在旋压加工、拼接焊接、交变载荷作用等引发的应力和腐蚀介质双向作用下易引发应力腐蚀；反应釜上部存在一定的非流通空间，易使腐蚀介质滞留，形成腐蚀坑，发生孑L蚀，而在有流速环境的部位孑L蚀减轻或基本停止，因此，反应釜上、下封头存在大量腐蚀坑，甚至产生裂纹倾向。而上筒节母材基本上没有腐蚀坑。

4．2 建议[10]1)针对上述缺陷显示，逐一进行打磨处理，打磨后对其进行复验。经几次往复。直至再无缺陷显示。同时对打磨处进行酸洗钝化处理：2)建议因此对此类压力容器进行全面检验时，需重点对容器上、下封头进行 100％内表面渗透检测 ，而对类似简体有流速环境区域可抽查检验；在密闭的容器里从事大面积的渗透检测，针对大面积的渗透检测在满足检测灵敏度的前提下还要考虑检测效率，在此建议渗透检测用水洗荧光渗透检测方法；3)预防下封头应力腐蚀可进行喷丸处理 。而防止孔蚀应尽量减少易滞留腐蚀介质的空间，增加介质的流动性，金属的连接处应加工光滑并钝化处理；4)缩短检验周期 ，定一年。该加氢反应釜经过一年的使用周期 ，2013年再次对其进行全面检验，仅在上封头母材和一只接管角焊缝发现部分腐蚀坑裂纹缺陷显示。经打磨消除复验合格。检验周期继续定一年；5)使用单位加强安全管理。避免违规操作。

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作者 刘晓华 吴金才 杭州市特种设备检测研究 院浙江 ·杭州 邮编 3l0o03(上接第7页)要求能耐腐蚀、耐高(低 )温 ，确保燃气表准确度；需对皮膜表面进行处理，以提高皮膜的耐腐蚀、耐高(低)温的能力[5]。

5 天然气密封件在天然气设备中，需要用到各种各样的密封件。性能优良的密封件保证了燃气设备的安全使用。使用最多的高分子密封件多数由NBR制成。英国煤气协会对天然气密封件的性能提出了三项检验：物理性能、抗环境性能和耐老化性能[ 。

6 小 结本文从管材与管件、燃气调压器、皮膜式燃气表和密封件等四个方面分析了高分子材料在公用管道中的应用。PVC管在公用管道中已被 PE管所取代 ．PE管是 目前国内中低压天然气管道的主要用料，与其相连接的钢塑转换接头和 PE球阀也在逐渐推广。铝塑复合管是连接表后的主要燃气管。三层 PE技术是国际先进的天然气钢管防腐技术。燃气调压器、皮膜式燃气表和天然气密封件中用的橡胶皮膜、密封件等多为丁腈橡胶制成。这些高分子材料为天然气行业安全、稳定地发展起着关键作用。

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作者 梅立新 江苏省特种设备安全监督检验研究 院常州分院江苏·常州 邮编 213016～妇爵 一 竹 ¨
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