管板堆焊Inconel625合金材料高压空冷器研制.pdf

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1、672化工机械2013年管板堆焊Inconel625合金材料高压空冷器研制李春兰‘(兰州长征机械有限公司)摘要高压空冷器为加工高硫原油的加氢装置中的关键设备。但由于使用造价低廉的碳钢导致该设备廊蚀严重引起泄漏，影响安全生产。为解决腐蚀问题，同时降低设备帝J造成本，对空冷器主要部分进行有针对性的材料选择。通过管板堆焊合金材料高压空冷器的研制，介绍设计、制造中的关键控制要点。关键词高压空冷器堆焊lnconel625合金腐蚀焊接热处理中图分类号TQ051．5文献标识码B文章编号0254-6094(2013)

2、05-0672-04随着国内石化企业高硫、高氮原油产量的增加，以及对环境保护的重视，人们对油品质量的要求越来越严格，作为油品深加工及升级的加氢装置，其规模和数量得到很大的发展。但空冷器作为其关键设备之一，却常在生产过程中因腐蚀而导致泄漏，影响装置的安全生产。目前国内在役的加氢装置中的空冷器，绝大多数选用成本低廉的碳钢，即管箱采用Q345R(HIC)，换热管采用10’钢。但根据现场的使用情况，碳钢空冷器或多或少都因换热管腐蚀问题而发生过泄漏，危害日趋严重。近年来，对于新建设的加氢裂化及渣油加氢脱硫等装置

3、，则选用In．eoloy825(国产NSl402)作为制造空冷器管箱和换热管的材料，其缺点是造价昂贵且加工、制造难度大。因此，在保证空冷器具有优良抗腐蚀性能的前提下，尽可能降低设备的成本，实现装置长周期安全操作是本产品研制的宗旨。2010年7月，本项目在中石化科技开发部立项，由中国石化工程建设公司提出选材要求，兰州长征机械有限公司研制高压空冷器，应用于武汉分公司油品质量升级炼油改造二期工程180万t／a催化原料加氢处理装置。设备已运行一年多，性能稳定、质量可靠。笔者就高压空冷器在材料、结构设计、堆焊工

4、艺评定、热处理和检验控制方面进行总结介绍。1设备的主要技术参数高压空冷器的主要技术参数如下：设计压力12．5MPa操作压力10．68MPa设计温度180℃操作温度110—50℃工艺介质含油气、H：、H：S、NH，及水等，其中，H：s含0．86％(V)，最高可达1％～3％(V)主材料管箱Q345R(HIC)，管板Q345R(HIC)+Ineonel625，换热管NSl402／击25mmX2min／9000水压试验压力15．5MPa气密性试验压力12．5MPa规格型号GP9X2．75-6．175．12．5

5、S-23．4／DR．mt2结构设计空冷器管箱为板焊丝堵式分解管箱。管箱材料为Q345R(HIC)，在管板内侧堆焊Inconel625，堆焊层不小于6ram，以便于换热管与管板的同种材料焊接。管板堆焊结构及与盖板和侧板连接结构(图1)。管板与盖板相连接的主承压焊缝，采用了双面焊的全焊透结构。为避免镍基合金部分不受铁离子污染，堆焊金属不会熔人承压焊缝。设计中}李春兰，女，1964年8月生，高级工程师，总工程师。甘肃省兰州市，730050。第40卷第5期化工机械673考虑内角焊边缘与堆焊金属应留出足够空间1

6、0—15ram；包括侧板与管板、盖板的焊接。图1管板堆焊结构及与盖板和侧板连接结构隔板与管板堆焊层要求全焊透，因此在隔板与管板连接的一侧也需进行堆焊Inconel625，沿隔板纵向双面开坡口，便于与管板焊接(图2)隔够：添＼<名i∥夕侧：／夕／确簌j，＼＼＼＼、、＼‘≤l、＼、、＼＼＼、a：，心图2隔板与管板连接结构换热管与管板的连接为强度焊加贴胀，在管孔上开0．3mm深的浅槽便于贴胀(图3)。热管图3换热管与管板连接结构3主体材料选择空冷器在冷却过程中管内的H：S和NH，可生成NH。HS，其结晶温度

7、小于65℃，正好处在操作温度范围内。铵盐结垢后极易产生垢下腐蚀，再加上含水H：s在60—70℃时较强的应力腐蚀。同时管内含有大量的小分子氢气，在高压情况下很容易造成设备泄漏。考虑到高压管箱所用管板较厚(44ram)，腐蚀缓慢，而非空冷器主要腐蚀部位，为降低成本，空冷器管箱选用Q345R(HIC)，该材料具有良好的抗H：s应力腐蚀及抗氢诱导裂纹性能。对于换热管，由于管内流速较高，根据现有设备腐蚀情况，多在换热管进口至1m范围内因冲刷腐蚀造成开裂爆管而导致泄漏。因此换热管选用抗综合腐蚀性能优良的NSl40

8、2镍基合金材料。管箱用板Q345R(HIC)由舞阳钢铁公司提供，正火状态交货。钢板S≤0．002％，P≤0．015％。钢板力学性能应符合GB713规定，并进行一30％夏比冲击试验，3个试件冲击功平均值K屹≥34J，允许一个试样K屹，>24J。换热管NSl402合金材料由长城特钢提供，交货状态：固溶处理940'E×lh稳定化处理并经酸洗。4设备制造要点4．1堆焊工艺评定4．1．1堆焊材料及要求堆焊试板为Q345R，堆焊焊材：焊条ENi．CrMo一3(64．