【文章內(nèi)容簡介】 狀況等級評定研究等方面取得重大突破。制定新國標(biāo)。為管檢規(guī)及容檢規(guī)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。 ? GB/T1962404《 在用含缺陷壓力容器安全評定 》 對體積性缺陷評定采用了極限載荷與安全性分析為基礎(chǔ)的研究成果，對平面缺陷斷裂評定采用三級技術(shù)路線。 ? 1級評定也稱初級評定或篩選評定。 2級評定又稱常規(guī)評定。 ? 3級評定又稱高級評定，采用 EPRI工程優(yōu)化方法，直接采用 J積分為撕裂參量，可以實(shí)現(xiàn)從起裂，至有限量撕裂，直至撕裂失穩(wěn)的全過程斷裂分析。三級評定中評定級別越低，則越保守。 ? 但是由于“八五”攻關(guān)課題沒有開展對壓力容器材料損傷、高溫和介質(zhì)腐蝕環(huán)境影響的研究，因此大大限制了解決實(shí)際問題的能力。 2023/3/3 32 安全評估與壽命預(yù)測技術(shù)進(jìn)展 “九五”開展 《 在用重要壓力容器壽命預(yù)測技術(shù)研究 》 課題，重點(diǎn)考慮介質(zhì)腐蝕和工藝環(huán)境對壓力容器安全性的影響。 ⑴ 在用壓力容器抗應(yīng)力腐蝕開裂技術(shù)研究； ⑵ 在用壓力容器在典型介質(zhì)中腐蝕疲勞剩余壽命評估技術(shù)研究； ⑶ 典型臨氫裝置的氫損傷評定與壽命預(yù)測技術(shù)； ⑷ 應(yīng)變疲勞剩余壽命技術(shù)研究； ⑸ 實(shí)用延壽技術(shù)研究 ， 將表面技術(shù)用于壓力容器的延壽領(lǐng)域 ， 利用表面改性 、 表面涂 、 鍍 、 覆技術(shù)隔離或減緩介質(zhì)環(huán)境對壓力容器的作用 。 1998～ 2023年 ， 合肥通用機(jī)械研究所 、 鍋檢中心 、 華東理工大學(xué) 、 浙江工業(yè)大學(xué)等單位應(yīng)用專題組的研究成果 ， 對二十余家大型企業(yè)的近千臺帶缺陷壓力容器進(jìn)行了安全評估 ， 尤其是對四十余臺高溫高壓臨氫環(huán)境下壓力容器 ， 百余臺濕 H2S環(huán)境及無水液氨環(huán)境下壓力容器 ， 二十余臺硝酸鹽環(huán)境下催化再生器等重要容器的安全評估與綜合延壽技術(shù)應(yīng)用取得了重大進(jìn)展 。 目前安全評估與壽命預(yù)測技術(shù)進(jìn)展已不單純是缺陷安全評價(jià)的概念 ，和過去處理問題的性質(zhì)不同 ， 是目前在用鍋爐 、 壓力容器和壓力管道在用檢驗(yàn)的基礎(chǔ) ， 承壓設(shè)備檢驗(yàn)周期和安全狀況等級評定等內(nèi)容已經(jīng)深深地溶合在一起 。 （ 管檢規(guī) ， 容檢規(guī) ） 2023/3/3 33 在用檢驗(yàn)的意義 隨著我國煉制原油含硫、含氮、酸值的增高加重了對設(shè)備的腐蝕。壓力容器面臨著防止應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、氫損傷等破壞方式的新課題， 如加氫裂化、加氫重整、加氫精制容器的氫損傷與回火脆化、 催化再生器的露點(diǎn)腐蝕、延遲焦碳塔熱疲勞開裂、濕 H2S對低合金高強(qiáng)鋼設(shè)備的應(yīng)力腐蝕、冷換設(shè)備的 cl腐蝕、尿素設(shè)備的晶間腐蝕、化纖設(shè)備的醋酸腐蝕等等。 石化企業(yè)存在著相當(dāng)數(shù)量的 業(yè)已達(dá)到設(shè)計(jì)壽命 (30年 )的超期服役壓力容器 。 超期服役的 Ⅱ 、 Ⅲ 類容器中 ， 安全狀況為 3級 、 4級的容器占 50%以上 ， 其安全性與延壽是目前石化企業(yè)一個(gè)十分重要的課題 。 石化裝置與單體設(shè)備的大型化必然導(dǎo)致 低合金高強(qiáng)鋼的廣泛應(yīng)用 ， 但同時(shí)會引起裂紋敏感性增強(qiáng) 。 目前高強(qiáng)鋼壓力容器占石化企業(yè)全部在用壓力容器的 %， 其中 10%發(fā)現(xiàn)有各種原因造成的裂紋 。 因此如何提高壓力容器管理和在用檢驗(yàn)水平是石化企業(yè)目前的一個(gè)重要任務(wù) 。 2023/3/3 34 高溫壓力容器的定期檢驗(yàn) 找出危險(xiǎn)源 （ 缺陷 、 損傷 ） ① 、 針對苛刻介質(zhì)和工藝環(huán)境 ， 預(yù)測高溫壓力容器可能的失效模式（ 短期加載下的韌性斷裂 、 長期加載下的蠕變斷裂和蠕變疲勞失效 、 材料回火脆化以及由于不斷增長的塑性變形引起的變形失效 、 泄漏 、 失穩(wěn)等 ） 。分析主要缺陷種類及其破壞速率： a、 體積型缺陷 ：死缺陷 （ 埋藏缺陷 ） ；活缺陷如沖刷 、 點(diǎn)蝕 、 腐蝕等 （ 主要考慮腐蝕與沖刷速率 ） ； b、 平面型缺陷 ：應(yīng)力腐蝕裂紋 、 氫致開裂 、 再熱裂紋 、 疲勞裂紋 （ 主要考慮亞臨界擴(kuò)展速率 ） ； c、 彌散型損傷 ：白點(diǎn) 、 蠕變開裂 、 材質(zhì)劣化 、 氫腐蝕 （ 主要考慮材料損傷速率 ） 。 ② 、 根據(jù)高溫壓力容器特點(diǎn) ， 選用合適的無損檢測 （ RT、 UT、 MT、 PT、ET） 和理化檢驗(yàn)方法 （ 化學(xué)成份 、 金相檢驗(yàn) 、 硬度 、 鐵素體含量檢驗(yàn) 、 晶間腐蝕試驗(yàn) 、 能譜試驗(yàn) 、 光譜試驗(yàn) 、 X、 J系數(shù)測定 、 裂紋斷口取樣等等 ） 。 ③ 、 探討高溫壓力容器無損檢測結(jié)果的可靠性 （（ 一是指不漏掉危險(xiǎn)性缺陷的幾率；二是指檢出結(jié)果的真實(shí)性 。 ） 判斷和綜合評價(jià)：根據(jù)實(shí)際檢測結(jié)果 ， 對高溫容器進(jìn)行綜合評價(jià)： ① 、 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 、 檢規(guī) 、 斷裂力學(xué)為主的缺陷評定 。 ② 、 安全性分析 ， 包括材料損傷的擴(kuò)展速率和腐蝕性環(huán)境的影響 。 ③ 、 高溫裝置系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評估 。 ④ 、 高溫壓力容器使用壽命 、 檢驗(yàn)周期判斷及安全定級 。 2023/3/3 35 檢驗(yàn)方案 ⑴ 設(shè)備的基本參數(shù)：主要包括設(shè)計(jì)壓力 、 使用壓力 、 設(shè)計(jì)溫度 、 使用溫度 、 容器結(jié)構(gòu)規(guī)格 、 材質(zhì) 、 使用介質(zhì) 、 容器類別 、 保溫層 。 ⑵ 檢驗(yàn)依據(jù)： ① 、 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)體系 ②、有關(guān)的壓力容器安全法規(guī) ⑶ 檢驗(yàn)準(zhǔn)備： ⑷ 檢驗(yàn)質(zhì)保體系： ① 、 質(zhì)保體系人員情況： ② 、 質(zhì)保體系有效運(yùn)轉(zhuǎn) 。 ⑸ 原始資料審查：設(shè)計(jì)文件圖紙 、 材料質(zhì)保書 、 制造質(zhì)保書 、 安裝質(zhì)保書 、 使用工況 、 實(shí)際工藝參數(shù) 、 歷次檢驗(yàn)報(bào)告 、 修理改造記錄和歷次事故處理報(bào)告 。 ⑹ 宏觀檢驗(yàn)： 2023/3/3 36 檢驗(yàn)方案 ⑺ 超聲測厚 (高溫定點(diǎn)測厚 ) ⑻ 無損檢測：目前壓力容器行業(yè)強(qiáng)制性使用 JB 473094標(biāo)準(zhǔn) ， 包括五大常規(guī)檢測方法 。 目前正在修訂 ， 擬包括鍋爐 、 壓力容器和壓力管道部分 。 ⑼ 材料檢驗(yàn) : 化學(xué)成份 、 金相檢驗(yàn) 、 硬度 、 鐵素體含量檢驗(yàn) 、 晶間腐蝕試驗(yàn) 、 能譜試驗(yàn) 、 光譜試驗(yàn) 、 X、 J系數(shù)測定 、 裂紋斷口取樣等 。 ⑽ 強(qiáng)度校核： GB150、 JB4732標(biāo)準(zhǔn)等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 。 ⑾ 缺陷評定 ⑿ 缺陷處理 ⒀ 水壓試驗(yàn)：耐壓試驗(yàn)是利用水或其他的加壓介質(zhì) ， 采用比設(shè)計(jì)壓力高的試驗(yàn)壓力對壓力容器的焊縫 、 接管和母材進(jìn)行一次綜合性評價(jià) ， 以驗(yàn)證其整體強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求 （ 對 3Cr－ 1Mo材料制容器要特別慎重 ） 。 ⒁ 氣密性試驗(yàn) ⒂ 安全附件檢驗(yàn) （ 檢驗(yàn)單位校驗(yàn)或是用戶自行處理 ） 。 ⒃ 安全狀況等級和檢驗(yàn)周期的確定 （ 容檢規(guī) ） 2023/3/3 37 不銹鋼堆焊層表面裂紋的檢驗(yàn) 對于不銹鋼堆焊金屬表面裂紋的檢驗(yàn) ， 主要采用目視和滲透檢測 。 首先應(yīng)找出返修部位 ， 并對返修部位和其它典型部位進(jìn)行鐵素體含量分析 。 (3％ ～ 10%.) 對于鐵素體含量較高和返修部位應(yīng)作為滲透檢測的重點(diǎn) (滲透檢測最好使用核級滲透劑 )。 首先要去掉堆焊層表面的硬垢 ， 然后做 PT， 有時(shí)一般的著色檢查無法發(fā)現(xiàn) ， 只有用熒光檢查才比較有效 。 如果裂紋較小 ， 則用一般的 PT檢查方法檢不出來 ， 除非等到下個(gè)檢驗(yàn)周期裂紋擴(kuò)展了才能發(fā)現(xiàn) 。 因此在反應(yīng)器投用前仔細(xì)檢查有無制造遺留缺陷 ， 在以后歷次檢查應(yīng)以宏觀目測檢查和 PT檢查為主 ， 發(fā)現(xiàn)裂紋之后應(yīng)輕輕打磨去除 ， 不要用硬砂輪打磨 ， 以防止產(chǎn)生新的裂紋 。 如有必要可利用金相檢驗(yàn)檢出滲透檢測無法發(fā)現(xiàn)的微裂紋 。 對于較深的裂紋可采用超聲方法確定裂紋的深度 (擴(kuò)展到界面的裂紋應(yīng)重點(diǎn)予以核查 )并進(jìn)行安全分析 。 由于焊接返修工藝比較難控制 ， 一般不進(jìn)行返修 。 2023/3/3 38 不銹鋼堆焊層剝離裂紋的檢驗(yàn) 堆焊層檢驗(yàn)國內(nèi)已有成熟的經(jīng)驗(yàn) ， 堆焊層下可能進(jìn)入母材的裂紋探傷技術(shù)也在不斷的改進(jìn) ， 2mm深的裂紋可以較準(zhǔn)確地探出 。 剝離裂紋的檢驗(yàn)主要采用超聲波方法 ， 一般從筒體外壁采用單晶直探頭 ， 也可以從堆焊層一側(cè)采用雙晶直探頭來檢測 。 但需要精確定位定量時(shí) ， 應(yīng)從堆焊層一側(cè)采用雙晶直探頭來測定 。 對于剝離缺陷通常應(yīng)記錄缺陷面積 （ 長 寬 ） 和缺陷的準(zhǔn)確位置 ， 以便在使用時(shí)進(jìn)行監(jiān)控和與以后的開罐檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比 。 檢測堆焊層和基板的未結(jié)合，采用 JB4730標(biāo)準(zhǔn)的 T3型試塊。 檢測應(yīng)從基板或堆焊層一側(cè)進(jìn)行。如對檢測結(jié)果有懷疑時(shí)，也可從另一側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充檢測。采用雙晶直探頭檢測時(shí)應(yīng)在工件表面按 90176。 方向進(jìn)行兩次掃查。 2023/3/3 39 熱壁加氫反應(yīng)器主焊縫的檢驗(yàn)⑶ 對于主焊縫來說 ， 由于筒體母材和焊縫的回火脆化 ， 造成韌性降低 ， 一些較小的缺陷就有可能得到較快的擴(kuò)展而引起反應(yīng)器失效 ， 而熱壁加氫反應(yīng)器的強(qiáng)度主要是由筒體母材和主焊縫來保證的 。 因此對反應(yīng)器主焊縫的檢測要求相應(yīng)就比較高 。 對于主焊縫的檢驗(yàn)主要從外壁進(jìn)行 。 通常首先應(yīng)對焊縫進(jìn)行 100%的磁探 ， 再對超聲掃查區(qū)域進(jìn)行100%直探頭掃查 ， 然后利用 K 復(fù)掃查 ， 必要時(shí)還應(yīng)采用手工串列掃查 ， 以檢出垂直表面的缺陷 。 現(xiàn)場實(shí)際檢測時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高檢測靈敏度以保證不放過較小的缺陷 。 由于鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器的壁厚比較大一般在 200 mm左右 ， 一般的超聲波檢測試塊已不能滿足要求 ， 因此需采用 JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)的 CSKⅣA （ ASME、JIS的 RB4） 試塊 。 2023/3/3 40 堆焊層開裂和皮下裂紋的檢驗(yàn)⑷ 在降低氫濃度的基礎(chǔ)上 ， 將檢驗(yàn)重點(diǎn)放在堆焊層缺陷檢驗(yàn)方面 ， 以防止較小缺陷在氫脆的環(huán)境下快速擴(kuò)展 。 通常利用超聲檢測來達(dá)到該要求 ， 利用縱波斜探頭由外壁檢測堆焊層皮下裂紋 ， 利用雙斜探頭由內(nèi)壁進(jìn)行補(bǔ)充檢驗(yàn) ， 同時(shí)利用雙晶直探頭由內(nèi)壁檢測堆焊層內(nèi)缺陷 ，以消除氫脆開裂和皮下裂紋的危險(xiǎn)性 。 40φ 44040堆焊層母材φ 2 φ 34040φ T≥60δ040其余2023/3/3 41 堆焊層開裂和皮下裂紋的檢驗(yàn)⑷ 從堆焊層側(cè)進(jìn)行檢測 ， 用于堆焊層缺陷檢測的試塊采用 JB4730標(biāo)準(zhǔn)的 T1型試塊 ， 基板厚度 T可以適量減小 ， 但至少應(yīng)為堆焊層厚度的兩倍 ， T1型試塊如圖所示 。 從基板側(cè)進(jìn)行檢測 ， 用于堆焊層缺陷檢測的試塊采用T2型試塊 ， 試塊基板厚度 T與被檢基板的厚度差不得超過 10%。T2型試塊如圖所示 。 φ 440404040母材堆焊層φ 2 φ 340≥60δ0T40φ 其余2023/3/3 42 硫化物應(yīng)力腐蝕開裂檢驗(yàn)⑸ 奧氏體不銹鋼硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的檢驗(yàn)一般說可采用熒光著色檢測和渦流檢測 。 對于滲透檢測很難發(fā)現(xiàn)的一些微細(xì)裂紋 ， 也可以利用金相檢驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)和評價(jià) 。 2023/3/3 43 321不銹鋼焊管 σ相脆化檢驗(yàn)⑹ TP321材料的焊接直縫管 ， 規(guī)格 8～ 16英寸 ， 厚度26～ 40mm。 由于現(xiàn)場焊接環(huán)縫需要做 900℃ 穩(wěn)定化處理 ， 采用局部保溫加熱的辦法 。 在臨近環(huán)縫的管子原來的直縫焊接區(qū)上有一個(gè) 500～ 850℃ 的溫度梯度 ， 正好落在 347焊縫材料的 σ 相生成敏感區(qū) 。 σ 相是由焊縫中的 δ 相鐵素體轉(zhuǎn)化來的 。 從取樣的試件中發(fā)現(xiàn) 。溫度在 300～ 800℃ 范圍的焊接金屬韌性下降顯著 ， 但長期處于臨氫條件下 ， 有可能在管子吸氫量較大的內(nèi)壁產(chǎn)生 σ 相脆化 。 而一旦冷卻速度過快 （ 一般大于反應(yīng)器的冷卻速度 ） ， 在應(yīng)力集中處產(chǎn)生氫致裂紋或腐蝕 。 一般說可采用熒光著色檢測和渦流檢測 。 對于滲透檢測很難發(fā)現(xiàn)的一些微細(xì)裂紋 ， 也可以利用金相檢驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)和評價(jià) 。 2023/3/3 44 加氫反應(yīng)器鑄造不銹鋼脆化檢驗(yàn) ⑺ 長期服役在 316℃ 到 594℃ 的奧氏體不銹鋼鑄件，會引起脆化，其特征是硬度增加，在等于或低于使用溫度時(shí)延伸率和韌性下降。夏比 V型缺口沖擊韌性值會顯著降低。