变压吸附器开裂原因分析及失效预防

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1、变压吸附器开裂原因分析及失效预防艾志斌，陈学东，李蓉蓉，潘建华，范志超(合肥通用机械研究院国家压力容器与管道工程技术研究中心，安徽合肥230031)摘要:变压吸附器(PSA)是制氢装置中的关键设备，在典型的疲劳工况下操作，设计使用寿命一般为10～15年。近年来，中国多家石化和煤化工企业的PSA氢提纯吸附器在仅投用3～4年、远未达到设计疲劳寿命的情况下即发生了筒体焊缝和母材大面积开裂甚至泄漏现象，造成装置非计划停车并严重影响装置运行安全。根据对典型开裂案例的失效分析情况，结合对多家石化企业百余台吸附器的设计和使用情况的调

2、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，从设计、制造、操作和在役检验等方面提出了避免吸附器过早发生疲劳破坏的改进措施，为保障设备的长周期安全运行发挥了重要作用。关键词:变压吸附器;开裂;失效分析;疲劳;制造缺陷中图分类号:TH49;TQ116．2文献标识码:B文章编号:1001－4837(2013)04－0061－06doi:10．3969/j．issn．1001－4837．2013．04．011AnalysisonCrackingCauseofPressureSwing

3、AdsorberAIZhi－bin，CHENXue－dong，LIＲong－rong，PANJian－hua，FANZhi－chao(NationalEngineeringTechnologyＲesearchCenteronPVPSafety，HefeiGeneralMachineryＲesearchIn-stitute，Hefei230031，China)Abstract:Pressureswingadsorber(PSA)isakeyequipmentinthehydrogenmakingplantandopera

4、tesundertypicalfatigueoperatingconditions，itsdesignservicelifeistypically10～15years．Inrecentyears，PSAadsorbersforhydrogenpurificationinmanyChinesepetrochemicalandcoalchemicalenterprisesex-periencedthephenomenonoflarge－areacrackingandevenleakageofshellweldsandbas

5、emetaljustaf-tertheyhavebeenputintoservicefor3～4years，whichisfarfromachievingthedesignfatiguelife，andthiscausedunscheduledshutdownoftheplantsandseriouslyinfluencedoperatingsafetyoftheplants．Ac-cordingtothefailureanalysismadebytheauthorsontypicalcrackingcasesandi

6、ncombinationwiththeresultsofinvestigationonthedesignandoperationconditionofnearly100adsorbersintensofChinesepetrochemicalenterprises，ain－depthanalysisiscarriedoutonthemaininfluentialfactorswhichcauseadsorbercrackingfromthelinksoffatiguedesign，manufacture，operati

7、on，inspection，etc．，andimprove-mentmeasuresforavoidingprematurecracking，whichplayanimportantroleinguaranteeinglong－cyclesafeoperationoftheequipment．Keywords:pressureswingadsorber;cracking;failureanalysis;fatigue;manufacturedefect·61·安全分析CPVT变压吸附器开裂原因分析及失效预防Vol30.

8、No42013焊缝金属靠近内坡口侧的焊道上。0引言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。近年来，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(开裂部位包括筒体母材和外壁