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变压吸附器开裂原因分析及失效预防

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  • 发布时间:2014-09-12
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吸附器是制氢装置变压吸附技术中的关键设备,长期承受临氢环境下的疲劳载荷作用↑年来,中国石化及煤化工行业制氢装置发生多起变压吸附器开裂失效事故,如大连某石化制氢吸附器因焊缝开裂发生泄漏,内蒙古某煤制油分公司数台制氢吸附器在较短的时间间隔内相继发生开裂泄漏(开裂部位包括简体母材和外壁保温支撑圈缺口处角焊缝等),天津某石化公司多台吸附器使用-个周期(3年)后,全面检验时在筒体环焊缝上发现多起超标缺陷。上述开裂案例具有以下几个共同特点:(1)制造单位均是国内规南小的地方压力容器制造企业;(2)均在投用 3~5内即发生开裂;(3)开裂部位并不是设计中重点考虑的应力集中部位,而是在简体的焊缝或母材上。

根据对典型开裂案例的失效分析结果,结合对中国多家石化及煤化工企业百余台吸附器的设计和使用情况的调研结果,从疲劳设计、制造、使用、检验等环节对造成吸附器开裂的主要影响因素进行了深入分析,提出了避免吸附器过早发生疲劳破坏的改进措施。

1 典型失效分析案例2012年6月,某石化分公司连续重整联合装置-台氢提浓(PSA)吸附器发生泄漏现象,泄漏部位位于塔的筒体上部的环焊缝上(见图 1),裂纹方向为轴向。该设备 2008年 6月投入运行至发生泄漏时累计运行时问约 3.5年。

1.1 裂纹宏观形貌开裂部位外壁裂纹长度约410 mm,内壁裂纹长度约450 mm,裂纹中心处有约 33 mm×19 mm的凹坑(见图2)。裂纹附近焊缝金属的最旭度40.65 mm,简体厚度 44.70 mm。根据裂纹内壁长度大于外壁长度的现象可以推断裂纹是由内向外扩展的。另,除已穿透裂纹外,在其附近的环焊缝上还发现了5条长度为 15~30 mm的埋藏横向裂纹,根据裂纹的埋藏深度判断,裂纹均位于环. 62。

图 1 开裂部位示意裂部位表 1 氢提浓吸附器主要技术参数参数 数值设计压力/MPa 2.97工作压力/MPa 2.70.03~2.6之间交变, 操作压力/MPa 年交变次数为 35000次设计温度/℃ 70最高工作温度/℃ 50规格/mm 3800×13286×42介质 重整尾气 氢气材质 16MnR焊后热处理工艺 (600~640)℃ ×2.5 h1.2 材质理化分析针对开裂环焊缝及相关简体母材进行了化学成分分析、力学性能试验。分析结果表明,焊缝金属和母材的化学成分及力学性能满足相关标准的要求(见表2-4)。

1.3 金相分析1.3.1 焊接接头金相组织开裂环焊缝经金相制样后,其焊接接头的宏观形貌及典型分析部位金相组织见图 3,可以看出,该焊缝的焊接顺序为先焊外坡 口、后焊内坡口,焊接接头不同区域金相组织正常,未发现有淬硬组织存在。

CPVT GB 50235-2010(I业金属管道工程施工规范》疑难点解读 Vo130.No4 20137 结语图 7 三通部位预保夹具结构示意GB 50235-2010工业金属管道工程施工规范》自颁布实施以来,根据许多施工单位的反馈意见,综合起来,主要集中在公称压力、公称尺寸、试验压力、预保带压密封夹具等问题上,文中分别对上述疑难点进行了较细致地解读,特别是对本次修订中增设的预保带压密封夹具进行了较专业的解读,有利于管道泄漏事故的发生应急处置,避免管道停产事故和重大安全事故的发生。

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