再论锻焊式加氢反应器用材的选择
1.25Cr-0.5Mo.Si钢加氢反应器的选材设计
关键词：１ ５ ｒ ． ．ｉ ；加氢反应器；化学成分；力学性能 ． Ｃ－ ５ Ｓ ２ ０ Ｍｏ 钢
中图分类号 ：Ｔ ５ ． Ｉ Ｑ０ ０４ 文献标识码：Ａ 文章编号 ：１０ — ２ １２ １）２ ０６ — ４ ０ ９ ３ ８ （０２０ — ０ ５ ０
近年 来 ，加 氢技 术发 展迅 速，加氢 反应 器 由 内
作者简介 ：赵立峰 （ ９ １ ） １７ 一 ，男 ，北京人 ，高级工 程师。长期从 事压力 容器 审定 、审核及应 力分析方 面的工作 ，现 为 设备室负责人 。
高温硫和硫化氢环境 ，因此决定 了设备在使用过程中
操作 条 件更 趋 苛 刻 ，生产 装 置和 设 备更 趋 大 型化 ， 常规 Ｃ －Ｍｏ钢高温强度 、抗氢侵蚀 等能力不能满足 ｒ ｌ
现代加氢 技术发展 的需要 。随后 研制 了 ２ ５ ｒ１ ． ． Ｃ ．Ｍｏ ２ ０５ ． Ｖ钢 ，１９ 年 ＡＳ ２ ９１ ＭＥ规范案例 ２ ９ ． 予以认 可 ０ ８１ ３ ｒ１ ．．５ －ｉ 钢 ，１８ Ｃ ．Ｍｏ０ Ｖ Ｔ． ２ Ｂ ９４年 ＡＳ ＭＥ规 范 案 例
多硫酸应力腐蚀开裂 。 Ｊ
部 衬非金 属 隔热层 的冷壁 结构 发展成 为壳体 内壁 堆 焊不锈钢层的热壁结构即热 壁加氢反应器 。热壁加氢 反应器具有有效体积利用率高、施工周期短 、生产维 护方便 、器壁不易过热及 安全可靠 等特点 ，因此为世
界各 国普遍应用 。随着冶金 、轧制 、锻造工艺技术 的
层 ，虽 然 Ｅ ４ ３ ７型 中的 Ｎ ｂ使堆 焊层 变脆 ，可 一旦在 反应器 内部局部应力集 中部 位产生裂纹 ，其穿过较脆 的表层而会终止在韧性较 高的过渡层上 ，而不致向母 材延伸 ，起到止裂作用 【。所 以，加氢反应器内部堆
加氢装置设备的腐蚀与选材
4、应力腐蚀 金属的应力腐蚀是指在静拉伸应力和 腐蚀介质的共同作用下导致腐蚀开裂的现象。特点是 这种应力腐蚀破坏没有先兆，进展迅速的突然断裂。 容易造成严重事故。 金属材料发生应力腐蚀的特征可 用几个方面来说明： 1）应力 可以是外加载荷和装配应力，也可以是加 工、焊接等过程的内应力。 2）腐蚀介质 产生应力腐蚀的材料和介质有一定的 关系，只有二者的某种组合时才发生应力腐蚀。如 普 通碳钢和低合金钢在氢氧化物溶液、含有硝酸盐、碳 酸盐、硫化氢的水溶液、液氨等介质中；奥氏体钢在 酸性和中性的氯化物溶液、海水、热的氢氧化物等溶 液中会发生应力腐蚀。
微观电池 是指金属表面存在着许多肉眼无法分辨 的、微小的电极构成的腐蚀电池。这主要 是由于工 业用金属材料表面存在着电化学不均一性造成的。 常见的有以下几种。一是金属的化学成分不纯或合 金化学成分不均匀。二是组织结构的不均一性。例 如金属结晶的各向异性、位错、晶格空位以及存在 着晶粒的晶界等。三是受力上的不均匀。金属材料 变形较大的部位及存在应力集中的部位电极电位较 低，易腐蚀。例如材料的弯曲变形处、焊缝热影响 区和胀接处等较易发生腐蚀。四是金属表面膜的不 完整性
2） 氢腐蚀 钢受到高温高压氢的作用后，钢中的碳与渗入钢中 的氢原子反应生成甲烷，使其强度韧性明显降低。这 种现象叫氢腐蚀。（1937年Numann提出） Fe3C＋4H C ＋ 2H2 3Fe＋CH4 CH4,,C ＋4H 或者是 CH4,
这种腐蚀是不可逆的。大多数氢腐蚀常伴有脱碳现 象。氢腐蚀过程生成的甲烷气体，在晶界会形成较大 的压力使钢形成裂纹，又由于渗碳体分解、脱碳，钢 的强度降低性能变坏。 氢腐蚀有三个阶段。孕育阶段、性能变化阶段和最 后阶段。
c 操作温度 介质温度对钢材的影响很大，在大多数 情况下，它比氢分压的影响大。大约以200℃为界， 介质温度低于此值时，钢材一般不发生明显的腐蚀现 象。高于此值钢材的腐蚀程度随介质温度的升高而逐 渐加重。所以在选材时要合理的确定设备的操作温度。 d 钢材的化学成分的影响 从腐蚀机理来看氢腐蚀是 由于扩散入钢中的氢与钢的碳元素作用形成甲烷所致。 为此为了提高抗腐蚀能力应该添加一些能与碳形成 稳定碳化物的元素，如Cr、M、W、V、Ti、Nb。这些 元素能与碳形成稳定的碳化物，而不会生成甲烷气体。
锻焊结构加氢反应器的催化剂再生与修复
锻焊结构加氢反应器的催化剂再生与修复随着能源需求的增加和环境意识的提高，催化剂在化学反应中的应用变得越来越重要。
然而，由于长时间使用和高温高压环境的作用，催化剂会出现失活和损伤的问题。
对于锻焊结构加氢反应器中的催化剂，再生和修复是至关重要的，以保证其催化性能和使用寿命。
再生是指通过一系列的化学、物理和热学手段，将失活的催化剂恢复到原来的活性水平。
催化剂失活的原因可以是活性组分的损耗、表面物种的堆积和不良反应产物的生成等。
根据不同的失活原因，再生方法也有所不同。
首先，针对活性组分的损耗，可以通过添加新的活性组分来恢复催化剂的活性。
例如，对于乙烯氢化反应催化剂，可以通过向催化剂中添加新的金属组分来提高其活性。
同时，还可以采用物理或化学手段去除失活物质的方法，例如超声波清洗、氧化煅烧或酸洗等。
这些方法可以将吸附在催化剂表面的污染物或毒性物质去除，从而恢复催化剂的活性。
其次，针对表面物种的堆积和不良反应产物的生成，可以采用热学手段来实现催化剂的再生。
常用的方法包括高温煅烧和还原。
煅烧是指将催化剂在较高温度下加热，使其失活物质在氧气或惰性气体和高温的共同作用下重新溶解或挥发。
还原是指将催化剂置于还原气氛中，在高温条件下使活性物质恢复到活性状态。
这些方法可以消除催化剂表面堆积物和不良反应产物，恢复催化剂的表面活性。
然而，仅仅依靠再生是无法完全修复催化剂的损伤的。
在高温高压环境下，催化剂可能发生机械损伤和化学腐蚀。
对于锻焊结构加氢反应器中的催化剂，这些问题更为突出。
因此，修复也是催化剂维护的重要环节。
首先，对于机械损伤，可以通过重新制备或重新堆积活性组分来修复催化剂。
例如，使用相同的合成方法制备新的催化剂颗粒，然后与损坏的催化剂混合，以达到修复的效果。
此外，还可以采用特殊的涂层技术，将活性组分均匀地涂覆在损坏处，修复催化剂的功能。
其次，对于化学腐蚀引起的催化剂损伤，可以采用表面修复技术来修复催化剂。
例如，选择具有高抗腐蚀性的材料进行覆盖，防止催化剂与活性物质之间的反应。
API934加氢反应器制造和材料要求
厚壁压力容器材料和制造要求API推荐规程934第一版2000年12月美国石油协会1引言7.2母材焊接1.1适用范围7.3堆焊层2应用文件7.4最终焊后热处理3名词定义8无损检验〔NDE3.1名词定义8.2制造前NDE3.2缩写8.3制造中NDE4设计8.4制造完成后最终PWHT前5母材要求NDE5.1材料标准8.5最终PWHT后NDE5.2炼钢9水压试验5.3化学成分10装运准备5.4热处理11文件5.5机械性能图6焊接材料7-1—维氏硬度测量部位6.1材料要求表6.2机械性能4-1母材标准7焊接、热处理和产品试验5-1试样热处理7.1般焊接要求高温高压临氢21/4Cr和3Cr钢制厚壁压力容器材料和制造要求1引言本推荐规程适用于炼油、石油化工行业中新建的在高温和高压，氢和含氢流体介质条件下运行的厚壁压力容器。
它是根据这些行业几十年来对这些设备的操作经验和制造厂商和用户的试验结果制订的。
具有这些厚壁压力容器过程装置的业主和认可证颁发者可以修改或补充这个推荐规程，提出附加要求。
1.1适用范围本推荐规程提出了用于高温高压临氢的新的 2 1/4Cr和3Cr钢制压力容器的材料和制造要求，适用于按照ASME标准第忸卷第2分卷，包括附录26 Cr-Mo钢焊接和热处理的附加要求的强制规那么以及ASME规范案例2151设计、制造、认证和颁发执照的压力容器。
本推荐规程涉及的材料有普通钢材包括标准的2-1/4Cr-1Mo钢,标准的3Cr-1 Mo钢和改良型钢包括增强的2-1/4Cr-1 Mo钢、2-1/4C-1 rMo-1/4V 钢、3Cr-1 Mo-1/4V-Ti-B 钢和3Cr-1 Mo-1/4V-Cb-Ca 钢。
这些厚壁压力容器的内外表可能有奥氏体不锈钢堆焊层以提供附加的耐腐蚀性能。
2应用文件ASME锅炉及压力容器标准第H卷-材料A篇钢铁材料C篇焊条、焊丝及填充金属D篇性能第V卷无损检测第忸卷压力容器第2分卷另一规程附录26 Cr-Mo钢焊接和热处理附加要求的强制规那么标准案例21513 Cr-1Mo-1/4V- Co -Ca合金钢板和锻件标准案例2235应用超声波检验代替射线检验第区卷焊接及钎焊评定SA-20压力容器用钢板的一般技术条件SA-182高温用锻制或轧制合金钢管法兰、锻制管件、阀门和零件技术条件SA-335高温用无缝铁素体合金钢管技术条件SA-336承压高温零件用合金钢锻件技术条件SA-369高温用碳钢和铁素体合金钢锻造和扩孔管技术条件SA-387压力容器用铮钳合金钢板技术条件SA-435钢板超声直射波检验SA-508压力容器用经淬火和回火的真空处理的碳钢和合金钢锻件技术条件SA-541压力容器元件用经淬火和回火的碳钢和合金钢锻件技术条件SA-542压力容器用调质铅钳合金钢板技术条件SA-578特殊用途普通钢板与复合钢板超声直射波检验SA-832压力容器用铸鋁机合金钢板ASNTSNT-TC-1AASTMG-146用于高温高压临氢装置钢板不锈钢复层剥离评价的标准方法AWSA4.2测量奥氏体和奥氏体铁素体双相不锈钢焊缝中8铁素体含量的磁性测量仪标定的标准程序。
加氢设备的主要损伤形式与选材
加氢设备的主要损伤形式与选材一、概述加氢裂化装置由于操作条件的特殊性，常引起一些特殊的损伤现象。
本节仅就这些特殊的损伤现象给予论述，并且在高温区域以反应器为代表，在低温高压部位以高压空冷器作为对象。
在加氢过程中，如反应器等设备处于高温高压氢气中，氢损伤就是一个很大的问题。
高温高压硫化氢与氢共存时的腐蚀也很严重。
正因为如此，为抗高温硫化氢的腐蚀通常也在反应器等设备内表面堆焊不锈钢（以奥氏体不锈钢居多）覆盖层和选用不锈钢材料制作内件。
这样又有可能出现不锈钢的氢脆、奥氏体不锈钢的硫化物应力腐蚀开裂及堆焊层氢致剥离现象等损伤。
另外还有Cr-Mo钢的回火脆性破坏也曾是举世瞩目的问题。
在高压空冷器上，由于物流中存在氨和硫化氢等腐蚀介质可能引起传热管穿孔损伤等都是必须加以慎重考虑的。
掌握这些损伤的特征和影响因素，并正确地进行设备的选材及对其某些选用材料的冶学问题做充分考虑是保证设备安全使用至关重要的一环。
据国内外的资料报道，由于强度造成高压设备的破坏例子是极少的，可是由于腐蚀和材料选用不当所引起的损伤例子是较多的。
所以，特别是对于使用在高温高压氢介质中的热壁加氢反应器等设备来说，腐蚀和材料冶金学问题显得更为突出。
因此要求用于制造这类设备的材料要具有令人满意的综合性能。
具体来说至少应满足：（1）作为描述材料内质特性的致密性、纯洁性和均质性性能要优越，这对于厚（或大断面）钢材尤为重要；（2）要满足设计规范要求的化学成分、室温和高温力学性能的要求；（3）要具有能够在苛刻环境下长期使用的抗环境脆化性能。
二、常见的损伤形式与对策（一）高温氢腐蚀1、高温氢腐蚀的特征。
高温氢腐蚀是在高温高压条件下扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即FeC＋2H2→CH4＋3Fe并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，引起钢的强度、延性和韧性下降与劣化，同时发生晶间断裂。
由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以它具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。
加氢装置腐蚀类型及选材要点
加氢装置腐蚀类型及选材要点加氢裂化装置存在的主要腐蚀类型主要有：氢损伤（包括高温氢腐蚀、氢脆、氢致剥离）、高温H2＋H2S腐蚀、连多硫酸腐蚀、Cr-Mo钢的回火脆性、高温S腐蚀、低温部位的H2S+H2O腐蚀、H2S+NH3 +H2O腐蚀。
1.氢损伤【定义】由于氢原子扩散进入金属本体或与金属反应引起金属材料性能的破坏称为氢损伤。
【部位】氢损伤发生的主要部位在：高温、高压氢气环境下的反应系统设备和管线。
【分类】氢损伤主要可以分为：氢脆、高温氢腐蚀和氢致剥离。
（1）氢脆【定义】钢在临氢条件下使用，氢以原子状态扩散浸入晶格内、又以分子状态聚集于晶界或非金属夹渣物周围。
【特征】物理过程，可逆的，称为一次脆化现象。
材料的抗拉强度或硬度没有特别大的变化，但是在常温条件下材料的缺口强度或韧性降低，有时还产生裂纹。
受到氢脆的材料经过脱氢处理后，如果没有产生裂纹，其延性和韧性都能得到恢复。
（2）高温氢腐蚀【定义】氢在高温(T>220℃)高压下与合金中的夹杂物（碳合物F3C或固溶碳C）或合金添加物(如Si)发生化学反应，生成高压气体。
从而导致钢材产生脱碳和结晶界裂纹。
受到高温氢腐蚀的材料的抗拉强度和延性、韧性显著降低。
【特征】高温氢腐蚀与氢脆性质完全不同，它是化学反应过程，具有不可逆性，称为永久脆化现象。
高温氢腐蚀主要有2种形式：一是表面脱碳；一是内部脱碳。
钢材与氢接触后可产生表面脱碳。
表面脱碳不会产生裂纹，但材料的强度和硬度稍有下降，而延伸率增加。
发生的主要反应有：Fe3C+2H2→CH4＋3Fe。
这一反应一般从钢的表面开始，逐渐向内部推进，生成的甲烷气体不易逸出，他们聚集在晶界或杂质周围，形成的局部压力可高达几千大气压以上，因此，不仅钢的表面和里层脱碳脆化，而且还发展为严重的鼓泡开裂。
钢中的固溶的碳也会与钢中溶解的氢反应：C+4H→CH4；Si+4H→SiH4。
高温氢腐蚀的特点是要经过一个潜伏期，根据材料和环境条件的不同，潜伏期短可几个小时，长则数年。
再论锻焊式加氢反应器用材的选择
２ １ ２ Ｃｒ ｌ ｏ Ｆ２ ． － Ｍ （ ２）
行有 效 地 控 制 ， 、 Ｓ Ｐ含 量 都 可 以 达 到 ０ ０ 以 ．１ 下 ， ０Ｏ 在 ． ０级 的 水 平 。所 以 ， ２ 从 Ｏ世 纪 ８ Ｏ年 代
邵 祖 光
（ 国 石 油 化 ． 咨 询 公 司 ， 京 １ ０ ２ ） 中 Ｔ － 应 器 目前 可 供 选 择 的 三 种 材 料 — — ２ Ｃｒ１ （ ２ ） ３ 一 Ｍｏ Ｖ 介 一 Ｍｏ Ｆ ２ 、 Ｃｒ１ —
用 Ｆ ２制 造 锻 焊 式 加 氢 反 应 器 始 于 ２ ２ Ｏ世 纪 ５ Ｏ年 代 ， 界 上 最 大 的加 氢 反 应 器 制 造 商 日本 制 世 钢 所 （Ｓ ） １６ Ｊ Ｗ 于 ９ ５年 生 产 出 了 第 一 台 该 种 材 料
的反 应 器 。
Ｆ ２加 氢反 应 器 经 过 近 ４ ２ Ｏ年 的使 用 实 践 和 考 核 证 明 ： Ｆ ２材 料 制 造 的 加 氢 反 应 器 在 小 于 用 ２
（ ３ 和 ２ Ｃ 一 Ｍｏｖ（ ２ Ｖ） 国 内 外 的 使 用 情 况 。 对 三 种 材 料 的 抗 氢 腐 蚀 、 氢 脆 、 堆 焊 层 剥 离 和 抗 Ｆ Ｖ） ｒ１ — Ｆ ２ 在 抗 抗
回 火 脆 性 等 性 能 进 行 了 分 析 对 比 ， 对 我 国 炼 油 工 业 加 氢反 应 器 的 设 计 选 材 提 出 了 建 议 ， 出 ： 炼 油 工 业 的 并 指 “ 加 氢 反 应 器 应 优 先 考 虑 采 用 Ｆ ２ ， 应 做 详 细 的技 术 经 济 比 较 ” ２”“ 。
维普资讯
谈加钒钢加氢反应器的焊接控制与采购标准化管理_赵保兴
２０１４年６月谈加钒钢加氢反应器的焊接控制与采购标准化管理赵保兴（中国石化物资装备部标准化处北京１００７２８）摘要：加氢反应器作为加氢装置核心设备，长期在高温高压及氢和硫化氢介质下运行，工况十分苛刻。
反应器因为造价高，确保在役运行安全可靠是是延长设备使用寿命的经济可靠方法。
而制造过程中的有效控制是确保在役安全运行的必备条件。
本文阐述加氢反应器用21/4Cr-1Vo-1/4V 钢材的焊接特点和相关采购标准中焊接控制要点，期望在设备制造过程中对质量起到有效控制。
关键词：加氢反应器；焊接；标准化一、综述众所周知，加氢反应器作为加氢装置核心设备，长期在高温高压及氢和硫化氢介质下运行，工况十分苛刻，在役长期运行及维护过程非常复杂，确保在役运行安全可靠是是延长设备使用寿命的经济可靠方法。
而制造过程中的有效控制是确保在役安全运行的必备条件。
１９６３年，日本神户制钢所生产出世界上第一台Ｃｒ－Ｍｏ钢板加氢反应器，当时对Ｊ系数没有要求。
７０年代，加氢反应器的结构逐渐改进为板焊或锻焊加内壁堆焊不锈钢，且锻焊结构的比例逐年增加。
但这一时期的反应器出现了不少事故，主要是在役设备材料脆化造成的脆性破坏事故。
为避免回火脆性事故发生，低硅Ｃｒ－Ｍｏ钢材料应运而生，并对Ｊ系数提出了要求，最初规定为Ｊ≤３００，之后提高到Ｊ≤２５０，再发展到Ｊ≤１８０，且（ｖＴｒ５４＋２．５ΔｖＴｒ５４）≤３８℃。
８０年代，我国开始制造锻焊结构加氢反应器。
从１９８３年开始，中国一重开始为抚顺石油三厂研制２１／４Ｃｒ１Ｍｏ锻焊反应器，并于１９８９年研制成功。
近年来，随着燃油质量标准不断升级，加工原油日趋重质或超重质化。
为了提高资源综合利用率，把重质、劣质原油尽可能多地转化为优质成品油和化工原料，生产工艺上出现了重质油裂化、煤液化和渣油加氢技术，操作温度和操作条件更趋苛刻，生产装置和设备日益大型化，常规Ｃｒ－Ｍｏ钢高温强度、抗氢侵蚀能力已经不能满足要求。
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F22 加氢反应器经过近 40 年的使用实践和 考核证明 :用 F22 材料制造的加氢反应器在小于 等于 454 ℃、氢分压小于或等于 2017M Pa 的条件 下操作是安全可靠的 。截止到 1995 年 ,J SW 已 生产了 F22 材质的反应器 492 台 ,用于世界各国 的炼油厂 。尤其是 1990 年 ,J SW 对美国联合油 公司 6 台已经使用了 26 年的加氢反应器进行了 全面解剖分析 、检测 ,以后又对各国炼油厂在役加 氢反应器作了调研 ,认为发现的问题主要是由于 原始制造过程中存在的缺陷 ,它并没有对生产安
F22V 钢具有较好的抗氢腐蚀 、抗氢脆 、抗堆 焊层剥离和抗回火脆性性能 ,且高温强度优于 F3V 。按 ASM E 第 Ⅷ卷第 2 篇的设计应力强度 、 抗氢腐蚀和抗氢致开裂性能 ,可用于设计温度 482 ℃的加氢反应器 。
我国为了追赶世界先进水平 ,于 1999 年组织 开发了 F22V 锻焊式加氢反应器 ,2001 年为镇海 石化公司制造了重型的加氢反应器 。 3 对三种材料的评述
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·2 ·
石 油 化 工 设 备 技 术
2002 年
212 3Cr21Mo2V( F3 V,包括 3Cr21Mo2V2Ti2B 等) 1980 年作为日本通产省阳光计划的一部分 ,
从 1998 年同自 J SW 引进的 F22 和 F3V 加
氢反应器随机带来的技术数据对比来看 (详见表
1) ,F3V 就没有多大的优越性 。F3V 在高温下的
设计应力强度高 , 完全是出于 ASM E 规范的规
定 ,实际上 F3V 与 F22 的强度差不多 ,而低温冲
击韧性还差 ,且反应器的最终整体重量因器壁质
量只占总重的 70 %左右 ,所以只比 F22 的轻 5 %
左右 ,但实际引进的 F3V 反应器单位质量价格却
比 F22 的贵 30 %。
具体地讲 , F3V 反应器的器壁之所以能 减
薄 ,实际是降低了安全系数 。加上 F3V 在温度高
于 454 ℃时的强度降低虽比 F22 缓慢 ,但也不理
想 ,所以 F3V 就没有多大的优越性 ,可以说它是
一种“过渡性”材料 。
表 1 F22 和 F3 V力学性能对比
材 料
σb/ M Pa
σs/ M Pa
σtb(450 ℃) / σts(450 ℃) /
M Pa
M Pa
A KV/ J
3Cr21Mo2V 619
476
468
206 391 ( - 18 ℃)
2 ∀/ Cr21Mo 604
466 471 (454 ℃)
表 2 应力计算结果
周向应力/ MPa
43218 35619 14218 - 25413 2016 812 17815 33715 15110 43218 30217 14218 - 46516 6716 3119 - 3218 37013 17417 43218 26215 14218 - 64013
专家论坛
石油 化 工 设 备 技 术 , 2 0 0 2 , 2 3 ( 6 ) ·1 · Petro2Chemical Equipment Technology
再论锻焊式加氢反应器用材的选择
邵祖光
(中国石油化工咨询公司 ,北京 100029)
摘 要 :介绍了锻焊式热壁加氢反应器目前可供选择的三种材料 ———2 ∀/ Cr21Mo ( F22) 、3Cr21Mo2V ( F3V) 和 2 ∀/ Cr21Mo2V ( F22V) 在国内外的使用情况 。对三种材料的抗氢腐蚀 、抗氢脆 、抗堆焊层剥离和抗回 火脆性等性能进行了分析对比 ,并对我国炼油工业加氢反应器的设计选材提出了建议 ,指出 “: 炼油工业的加 氢反应器应优先考虑采用 F22”“, 应做详细的技术经济比较”。
a) 首先 , 不能认 为 F22V 或 F3V 是 F22 的 “新一代”替代产品 ,应各有其用 ,各得其所 。
b) F22 加氢反应器有几十年工业实际使用的
经验 ,对其设计 、制造 、操作使用 、维修保养等都已
全面掌握 ,这在工程上是非常难能可贵的 。所以 ,
F22 是很成熟的制造热壁加氢反应器的材料 。这
为了国产化 ,我国从 20 世纪 90 年代末期开 始开发 F3V 加氢反应器 ,于 1999 年制造出的第 一台反应器已用于克拉玛依炼油厂 。现在第一重 型机械集团公司又承接了七台 。 213 2 ∀/ Cr21Mo2V( F22 V, 包 括 2 ∀/ Cr21Mo2V2 Cb2Ca 等)
F22V 钢是 1981 年美国 API 和材料性能协 会 (MPC) 最早着手开发研究的材质 ,主要目的是 用于操作温度较高的 (482 ℃) 煤液化加氢反应器 。 F22V 锻件虽于 1990 年列入 ASM E 案例 ,但因其 技术 、焊接问题较多 ,难度较大 ,一直到近期才获 得解决 ,并已列入了 ASM E 规范 。
128 6916 - 20715 39015 21214 43218
232 14218 - 78314 19518 12015 - 35016 42718 26313
径向应力/ MPa
- 29010 - 21412
0 0 - 1214 0 - 29010 - 22616 0 - 29010 - 15919 0 0 - 3517 0 - 29010 - 19516 0 - 29010 - 11918 0 0 - 5814 0 - 29010 - 17812 0 - 29010 - 8912 0 0 - 7213 0 - 29010 - 16115 0
收稿日期 :2002202204 作者简介 :邵祖光 (1929 —) ,男 ,上海人 ,1951 年毕业于浙江 大学机械系 ,获学士学位 。从事过石化设备设计 、石化规划 工作和压力容器设计规定 、国家标准 、行业标准组编工作 。 现在从事石化设备 、石化行业专题研讨工作 。教授级高级工 程师 。曾任石油化工规划院院长并多年兼任全国压力容器 标准化技术委员会主任委员 。享受国务院颁发的特殊津贴 。 1990 年至今 ,一直兼任本刊编委会主任委员 。获部级以上 奖 8 项 ,发表论文 20 篇 。
J SW 开始开发低 Si 的 3Cr21Mo2V2Ti2B 反应器 , 1984 年被列入 ASM E 规范案例 ,1988 年 F3V 纳 入 ASM E 规范 ,但直到 1989 年 J SW 才为加拿大 Husky 炼油厂 ( Husky Oil) 制造了两台 。20 世纪 90 年代中 ,J SW 在我国大力推介这一钢种的优越 性 ,称其抗氢腐蚀 、抗氢脆 、抗堆焊层剥离的性能 好 ,无回火脆性 ,高温 (454 ℃) 强度高 。其价格仅 比 F22 高 10 % ,而高温强度比 F22 高 8 %～10 % , 反应器壁就可减薄 10 %左右 ,随之质量也可减轻 10 %左右 ,两者相抵 ,价格相当 。从 1996 年开始 , 我国有几家石化公司相继从 J SW 引进了该种材 质的加氢反应器 。
1998 年 1 月 , 日 本 神 户 制 钢 厂 为 美 国 Chevron 公司制造了世界上第一台 F22V 钢制加 氢反应器 ,1999 年又为 Clark Refining 制造了一 台 。1998 年意大利 Belleli Energy 为 BP 炼油公 司 (BP Refinery Ltd. ) 也制造了两台 。
项 目
r = Ri 操作应力 r = R c
r = R0 r = Ri 残余应力 r = R c r = R0 r = Ri 合成应力 r = R c r = R0 r = Ri 操作应力 r = R c r = R0 r = Ri 残余应力 r = R c r = R0 r = Ri 合成应力 r = R c r = R0 r = Ri 操作应力 r = R c r = R0 r = Ri 残余应力 r = R c r = R0 r = Ri 合成应力 r = R c r = R0 r = Ri 操作应力 r = R c r = R0 r = Ri 残余应力 r = R c r = R0 r = Ri 合成应力 r = R c r = R0
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石 油 化 工 设 备 技 术
我国在 20 世纪 80 年代开始开发 F22 锻焊式 加氢反应器 ,于 1988 年制造出了第一台 ,用于抚 顺石油三厂 。同年又与 J SW 合作为胜利炼油厂 制造了一台 。从此奠定了基础 ,在冶炼 、制造 、设 计技术上逐渐趋于成熟 。1991 年为镇海石化公 司制造的一台反应器质量已达 560t ,1998 年为胜 利炼油厂制造的一台质量则达 968t 。
292 391 ( - 30 ℃)
d) F22V 材质各方面的性能除低温冲击韧性 不如 F22 外 ,均比较出色 ,高温强度高 ,尤其是在 设计温度高于 454 ℃的场合 ,如煤液化加氢反应 器 ,目前只有 F22V 可供选用 。但 F22V 的实际 工业使用时间较短 ,只有 3～4 年 ,所以还有些工 作要做 。美国负责开发 F22V 钢的 M PC 主席 M. Prager 曾指出 “: 为提高蠕变强度 ,在 3Cr21Mo 和 2 ∀/ Cr21Mo 中加入 V ,而 V 会影响氢迁移性 、应 力松弛与相应的焊接和热处理工艺等 ,焊接热影 响区的蠕变强度还相当低 ,这些尚需做不少研 究 工作”“, 严格控制 F22V的杂质含量可保证其