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2205双相钢加氢高压空冷器的制造方法

来源:至德钢业 日期:2021-09-18 01:07:11 人气:157

双相钢是铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢结合后形成的新材料,具有强度高、耐腐蚀性强和韧性良好的优点,在当下设备加工中具有广泛的应用价值。该文针对2205双相钢加氢高压空冷器国产化的研制工作、技术指标和技术控制要点等进行了全面分析,提出关键制造技术和制造方法。并针对加氢高压空冷器操作运行、工艺系统要求等提出了合理化建议,旨在为科研机构、设备厂家等提供一定的理论借鉴价值。

近年来,国内炼化、石油行业中进口原油比例大幅增加,由于进口原油含硫比例较高,腐蚀问题较为严重,对整个设备的危害不容忽视。2008年,国内石化组织针对Incoloy825材料进行自主研发,提出该合金材料具有良好的耐腐蚀性,且该材料已经初步实现了国产化,对降低设备腐蚀概率做出了突出贡献。为了更进一步提高高压空冷器材料的选择范围,有效降低设备成本,降低设备加工难度,国内相关设计研究机构进行了大量的试验研究。最终完成了2205双相钢高压空冷器国产化的目标。初步形成了完整的技术方案,相关空冷设备投入运营后,取得了良好的效果。

1.2205双相钢加工制造技术要求

1.1腐蚀要求

空冷设备经常应用于炼油产业中,其腐蚀试验必须满足ASTMG48-2003相关要求,这一试验方法在针对材料耐点蚀开裂效果中应用较多。双相钢投入应用后,介质中经常含有较高比例的氯离子、硫化物,为此需要评价该材料耐氯离子腐蚀性和抗硫化物腐蚀性的能力。遵守标准为YB/T5326,试验方法规定较为详尽,具体合格标准可由厂家、业主协商确定。其中抗硫化物应力腐蚀试验可借助NACETM0177相关内容获悉,国内对应标准为GB/T4157。相关内容规定了外加应力0.8Rm下,被检测零件需要在720h内不可发生开裂、断裂等问题。

1.2硬度要求

第一,硬度值检测,2205双相钢材料的硬度值需要控制在HRC29-HRC31之间,硬度过高,可能会对焊接、轧制等操作产生负面作用,损伤较高。为此,采用2205双相钢材料进行加氢高压空冷器的制造中,必须考虑其硬度控制要求,结合产品实际数据进行全面合理化的分析,一般要求母材、焊接接头的硬度值在HRC25以下较为合理。

第二,硬度检测方案分析,双相钢材料的进行硬度检测中,主要方法包括:VickersRock-well两种方法。结合双相钢特殊性,可不采用HBW法。需要引起相关人员重视的是维氏硬度、洛氏硬度的换算必须遵守一定的规律。

2.2205加氢高压空冷器制造要点分析

2.1焊接方法

第一,焊接方法。双相钢空冷器的制造中,选择合适的焊接方法是保证焊接接头质量的关键步骤。考虑因素包括:热影响区和焊缝金属中铁素体的比例,这是工艺评定、接头处力学性能分析的关键要求。一般要求铁素体含量在35%-40%较为合理,这是维持良好冲击性能、硬度值的关键技术指标。其次,热影响区和焊缝金属中有害中间相的影响。从原因上分析,焊缝金属产生的有害相一般是在高温下产生,与其累计停留时间相关度较高。为此,焊接中必须详尽考虑这一要素的影响。

第二,含氧量对冲击性能的影响。焊接方法不同,对应接头含氧量会对冲击性能产生不一样的影响。试验结果表明,含氧量过高会引发焊缝金属冲击作用受到较大牵连。实际焊接操作中,必须严格控制气氛中氧含量的影响。一般要求含氧量低于1000mg/L较为合理。

第三,焊接层间温度的控制。APITR938要求层间温度需要控制在150℃之下,一般层间温度越低,对材料保护效果越好。在实际焊接工艺评定中,2205材料的层间温度不能高于100℃。这是保证材料满足焊接工艺要求和产品性能的关键举措。

2.2管箱和管接头的焊接

2205双相钢管箱和管接头的焊接是整个操作中较难的部分。难点分析如下:第一,管箱焊接顺序,以降低管箱焊接变形为主要原则;第二,焊接方法和工艺流程的选择。经过前期摸索、模拟管箱制造工艺等可以确定,管箱的焊接方法如图1所示。

管箱焊缝处理中,其打底焊、内角焊等均需要借助二氧化碳保护焊完成相关操作,其他位置可借助手工焊完成要求。焊接操作中,相关工艺操作需要对应参数要求,为维持焊缝及热影响区的铁素体含量,层间温度一般不高于100℃。此外,焊接操作中需要尽量采用短弧焊、单道不摆动的运条方法,可维持焊缝、母材具有良好的融化效果,必须保证所有焊缝一次焊接合格。

再者,管接头焊接和胀接处理。加氢高压空冷器的制造中,2205双相钢材料和管板的连接方法首选强度焊,一般不建议采用强度焊和胀接相结合的方式。原因在于:材料强度高会导致胀接难度增加,胀接后还需进行特殊操作。部分厂家在进行管接头处理中可能会采用强度焊、贴胀相结合的运作模式。还进行了特殊胀接器具的制备,目的在于维持胀度大小低于2%,严格操作和控制管理可大幅提高管接头的制造质量。

2.3管箱及管接头的检验

管箱焊接后需要针对承压焊缝进行射线检测(RT)、渗透检测(PT)、和超声检测(UT),保证所有检测结果均满足对应要求后方可进行相关处理。一般空冷厂家针对其进行处理中,第一遍会采用熔化焊、第二遍多采用填丝焊,焊后达到100%PT检测合格方可判定满足标准。其次,管箱及管束加工后需要进行水压、氦气检验处理。无任何泄露后方可投入运营。

2.4运行及工艺要求

结合当下高压空冷器的腐蚀泄露问题进行分析可以看出,空冷器制造具有一定影响,此外设备安装、设备运营、工艺布置等均会对其产生影响作用。首先,高压空冷设备投入运营后,需要定期进行工艺介质程度参数监测,包括其中氮化物、硫化物含量、pH值高低等,一旦其含量超出规定要求,必须进行有效处理来降低腐蚀作用。其次,流速控制。2205双相钢材料的空冷岛中,介质流速需要适当提高,一般维持在3m/s~9m/s范围内较为合理。这是提高材料耐腐蚀性的重要举措,同时可缩减加工制造成本。

近年来,国内双相钢材料的研发、应用、制造等均得到了快速发展,该文针对双相钢空冷器的加工制造关键要素进行了分析,旨在为实践操作提供一定参考。

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