成果名稱

催化裝置再生器應力腐蝕開裂在線檢測及安全保障技術研究

申報單位

名    稱

合肥通用機械研究所壓力容器檢驗站

通訊地址

合肥長江西路888號

郵政編碼

230031

聯 系 人

關衛和

電話（區號）

0551-5312800-2282

電子信箱

gmripv@mail.hf.ah.cn

傳真（區號）

0551-5313745

成果完成單位

1.合肥通用機械研究所壓力容器檢驗站

2.中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司

3.揚子石化股份有限公司

成果類型

新技術√       新工藝       新方法       新設計

新產品       新材料       新品種       其  他

成果水平

國際領先     國際先進√     國內領先     國內先進

成果來源

國家計劃     省部計劃    其  他√

成果評價方式

鑒  定√       驗  收       專  利       其  他

成

果

簡

介

（主要包括：立項背景、成果特點、創新性，成果水平，應用效果及推廣前景等，2000字）

沉降—再生器是煉油廠催化裝置中的一種重要壓力容器，其操作壓力在0.3MPa左右，介質煙氣溫度高達700℃，設計壁溫小于300℃（一般在100~120℃），所以內壁襯有120~150mm厚的龜甲網隔熱襯里。再生器一般高約50米，直徑因裝置處理能力不同而不同，最大直徑在8~10米之間，其壁厚大都是因防止剛性失穩而確定。隨直徑大小變化，壁厚一般在20~30mm之間。再生器都是由碳素鋼（如20G、A₃R）或低合金鋼（16MnR、SPV36）的鋼板卷焊而成，按我國的質量控制標準《鋼制壓力容器》（GB150-89/1998），可以不進行焊后消除應力熱處理。自94年以來，我國已有20余家煉油廠的催化裝置的再生器、煙道及第三旋風分離器發現了大量裂紋，裂紋類型包括沿焊縫熔合線的縱向裂紋，焊縫熱影響區裂紋，垂直于焊縫并延伸到母材的橫向裂紋，保溫釘熱影響區裂紋等等，這些裂紋往往從內壁起裂，迅速擴展穿透至壁厚造成泄漏，嚴重地威脅到正常生產。

成

果

簡

介

經有關研究表明，催化再生器的開裂是硝酸鹽溶液對碳素鋼或低合金鋼的應力腐蝕開裂現象，這是因為（1）催化裂化裝置摻煉的常渣油、減渣油及焦化蠟油中的高含量N、S，在催化裂化反應中沉積于待生催化劑表面，在待生催化劑再生過程中，成為NO_X和SO_X等酸性氣體且通過設備隔熱襯里的縫隙進入到設備金屬器壁內壁，當煙氣露點溫度高于壁溫時，煙氣中的水蒸汽凝結成水，在內壁與NO_X、SO_X等形成含有硝酸鹽的酸性水溶液，為再生器應力腐蝕提供了敏感性介質。（2）再生器的操作壓力較低，往往焊后不進行消除應力的熱處理，加上保溫釘焊接時不預熱，這些因素使得再生器焊縫上存在著很大的殘余應力，為再生器應力腐蝕開裂提供了應力來源。

本項目主要研究帶溫在線運行狀態下，如何采用超聲波檢測技術對再生器進行檢測，檢測設備是否存在應力腐蝕裂紋，這些裂紋的位置和大小，發現裂紋后如何進行返修，并降低殘余應力水平，如何改善環境條件，使設備避開應力腐蝕環境，保障再生器的使用安全，延長設備使用壽命，項目主要研究內容包括：

1、開發了適用于250℃下帶溫、在線超聲波檢測技術，在運行狀態下從外壁對再生器內壁裂紋進行檢測，及時發現缺陷，以方便管理部門制訂檢維修計劃，防止泄漏和其它重大事故發生。

2、檢修期間，在不打開內襯的情況下，用超聲波檢測技術檢測沉降—再生器內壁裂紋嚴重部位，指示打開內襯、進行返修的區域，降低檢修成本，減少工作量。

3、研究了多種返修方案，包括全面返修，分段熱處理的方法，提出的返修措施符合工程實際，便于操作，有效降低了筒體的殘余應力，減少產生應力腐蝕的可能性。

4、采用的提高壁溫方式，即減薄耐熱層厚度、適當增加導熱系數，或者在外壁增加適當厚度的保溫層等方法，對防止再次產生裂紋起到了顯著作用。

預防在役催化再生器泄漏等惡性事故的關鍵就是要發現裂紋、確

成

果

簡

介

定裂紋危險程度并采取有效措施防止裂紋擴展，以保障催化再生器安全運行。因此，本項目首先通過試驗研究與現場驗證，采用特殊超聲

波方法從外壁表面在線檢測內表面裂紋獲得了成功。其次，為了阻止裂紋的萌生和擴展，研究了催化再生器安全保障技術，本項目還從提高壁溫避免應力腐蝕環境，降低設備的應力水平等方面提出預防控制催化再生器開裂失效的有效方法。因而，在整體上為催化裂化裝置再生器的安全運行提供了保障技術。

對催化裂化再生器運行狀態下或不打開內襯的情況下的超聲波檢測方法研究以及返修方法、降低殘余應力方法、預防萌生裂紋措施等項技術的整體研究居于國內領先、國際先進水平。

幾年來，先后對中石化、中石油所屬16個單位22套再生器進行了在用、在線帶溫檢測和返修處理。其中16臺發現了裂紋。由于在線檢測工作條件苛刻（溫度較高），采用抽查方式，對易發生應力腐蝕裂紋的部位進行局部檢測。在線檢測可以幫助業主制定檢修計劃，確定停車檢修時間；停車過程中全面檢測可以幫助業主確定拆除內襯的部位，從安全性和經濟性兩個角度為業主解決了生產中的問題。

本項目提供的再生器的在用、在線檢測及返修方法對再生器長周期安全運行具有特別重要的意義，成果的初步應用（22套催化裂化裝置）已取得了顯著的社會經濟效益，對中石化、中石油數十套正在使用的催化裂化裝置沉降-再生器推廣應用將會取得更大的效益。