加氢装置换热器不锈钢锻件缺陷分析及处理.pdf
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1、:./.加氢装置换热器不锈钢锻件缺陷分析及处理赵志强(甘肃建筑职业技术学院甘肃 兰州)摘 要:通过研究加氢装置用换热器不锈钢锻件短节特征及超声锻件检测的特点将超声波检测技术灵活应用到成品短节环形不锈钢锻件的质量问题处理中以此验证了受限扫查空间特殊因素影响下超声检测对面积型缺陷方向的敏感性佐证了射线照相法对内部缺陷的存在性判断和取向特征判定并在辅助返修过程中对缺陷定位和清除的起到了精确指导作用确保了返修工作的高效完成为压力容器建设安装或在役检修工作提供了实例借鉴关键词:换热器不锈钢超声波检测缺陷分析中图分类号:.文献标识码:文章编号:()():.:引 言某公司承接生产制造的沿海某化工企业 万吨每
2、年芳烃联产项目中加氢装置配套的加氢处理产物/加氢处理进料换热器发运至项目现场进行设备与工艺管线的焊接安装作业 在施工单位对接管焊缝进行射线照相检测时发现焊缝上侧 处存在疑似缺陷问题 由于该处属于产品出厂本体部分因此业主与制造商进行了沟通并要求对该处质量问题进行鉴证和处理通过调用产品制造资料和材料购进合同表明该处短接在制造时为外购成品 锻件短节初步判定为不锈钢锻件短节原材料问题笔者重点针对以上项目工程短节质量问题进行研究通过研究不锈钢锻件的成分、性能、结构特征及超声锻件检测特点并采用超声波技术对成品短节环形不锈钢锻件的质量问题进行辅助分析和处理以此验证了受限空间特殊因素影响下超声检测对面积型缺陷
3、方向的敏感性以及射线照相法对内部缺陷的存在性判断和取向特征判定实现对辅助返修过程中指导缺陷的精确定位和正确清除 这对提高缺陷返修工作的高效性具有重要的工程意义 产品结构及问题部位加氢处理产物/加氢处理进料换热器(以下简称换热器)是加氢生成装置的重要组成部分它能够回收反应出料热量、提升混合进料温度、降低预加氢进料加热炉负荷在加氢装置系统的节能降耗指标中起着至关重要的作用 换热器壳体直径未超过 现场安装采用“上下两组相互叠加多台串联”方式大大节省了设备的安装空间 该案例问题处理的是串联结构中处于下方的一台换热器其下侧靠壳体侧短节母材质量问题如图 所示图 加氢处理产物/进料换热器结构经验交流 年第
4、期(第 卷总第 期)机械研究与应用收稿日期:基金项目:年甘肃建筑职业技术学院科研项目:承压设备特殊焊缝超声检测缺陷测量关键技术研究(编号:)作者简介:赵志强()男甘肃武山人硕士研究生工程师主要从事焊接结构质量检测方面的工艺技术开发和教学研究工作 加氢处理产物/加氢处理进料换热器下部短节问题区域结构规格为 材质为(材料牌号为)不锈钢 锻件制造要求.化学成分该案例所用锻件短节材质为(材料牌号为)不锈钢 是在 成分基础上增添钛元素形成的含钛奥氏体不锈钢其成分如表 所列 钛的耐酸碱腐蚀性强只需在合金中熔入微量(左右)就能显著提高抗蚀性能 它还能显著改善材料在 区间的敏化问题很好地防止晶界处因碳化物析出
5、导致的晶间腐蚀问题 其抗拉强度能够达到 以上其力学性能如表 所列 因此在现代工业中飞机排气部件、炉体部件和热交换器等的设计制造大量采用 材料极大地提高了产品质量和服役性能表 主要化学成分元 素含 量元 素含 量.(.).表 主要力学性能参 数数 值抗拉强度/条件屈服强度./伸长率/断面收缩率 /硬 度.制造要求此案例装置所用钢锻件短节按照设计要求和/(/)承压设备用不锈钢和耐热钢锻件制造要求需满足以下要求:锻造所用钢锭、轧材、钢坯应具备质量证明书所用钢锭切除量应保留充足确保无严重偏析和缩孔残留锻件中钢锭或钢坯锻造时主截面锻造比轧材锻造时主截面锻造比.用锻锤、压机或轧机进行热成形时确保全截面锻透
6、且尺寸和形状接近目标状态 经 温度范围快冷固溶处理后锻件常温力学性能(时)抗拉强度不低于 经外观检查表面应无肉眼可见的裂纹、折叠、夹层、夹渣等有害缺陷应在最终热处理后精加工前加工出探伤面并用/.进行探伤 缺陷检测及技术处理.超声检测超声检测(英文为 简称)是指利用超声波在介质中与工件相互作用发生的反射、透射、散射和衍射现象对工件进行缺陷检测、几何测量、组织结构及力学性能检测和表征进而对其特定应用性进行评价 用于物体内部结构研究始于 世纪 年代苏联 首先提出使用超声波探测金属材料内部缺陷的建议 经过近 年的发展 技术已取得了长足发展几乎推广到所有的工业领域.锻件超声检测原理锻件超声检测可以通过超
7、声波检测方式将超声设备系统发出的声波传入金属锻件内部并与内部材料和缺陷等介质作用使传播特性和方向发生不同程度的变化 人们再通过分析反射传回仪器的变化后的信号特征来判断锻件内部缺陷的存在及大小进而依据相关标准进行锻件质量评级 锻件超声检测的原理如图 所示图 型显示原理.始波.缺陷波.底波.锻件超声检测的特点不锈钢通常晶粒较粗大且当晶粒直径与波长比值接近十分之一时超声波会产生较大的声散射当晶粒直径与波长比值接近二分之一时声散射会显著增加 不锈钢材料晶粒半径与波长比值较大声散射现象相对严重导致缺陷检出率很低锻件因特殊的成形工艺可能存在铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷 此案例锻件主要以锻造缺陷为主如夹层
8、、折叠、夹渣 该类缺陷以面积型缺陷为主而且其方向大多与锻压方向垂直 因此对于锻件检测主要使用直探头特别是尺寸较小的锻件尤其要选用双晶直探头进行检测筒形件还需通过斜探头来检测裂纹等缺陷此案例中不锈钢锻件短节外表面为曲率表面外径仅为 曲率较大会使反射波发散回波降低且外壁较粗糙探头耦合性差声衰减很大机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)经验交流.问题分析及处理经过现场复验射线照相底片缺陷同位置复现影像形态及位置与前次完全一致如图 所示 虽然该处上侧有凸台下侧有焊缝余高但缺陷显示部位正好处于较好的扫查区中心区域直射波中心束完全可以覆盖缺陷部位 但对问题部位即短节弯管(工艺管线)环缝上侧疑似缺陷区域
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