渣油加氢反应器锻造筒节监督检验介绍

（辽阳石化公司芳烃厂，辽宁 辽阳 111003）

渣油加氢反应器锻造筒节监督检验介绍

郭威，石爽，庄志勇

（辽阳石化公司芳烃厂，辽宁 辽阳 111003）

该文对渣油加氢装置反应器锻造筒节监督检验工作的遵循规范、监检内容、试样制取要求做了简单的介绍，为了解大型反应器锻造筒节材料监检工作流程提供初步的认识。

渣油加氢；锻造筒节；反应器

1 锻造筒节监督检验的原因及必要性

（1）监督检验是TSG 21-2016固定式压力容器安全技术监察规程“第6部分监督检验”中的强制性规定，是压力容器制造过程中的重要环节。是在压力容器制造单位的质量检验、检查与试验合格的基础上进行的过程监督和满足基本安全要求的符合性验证。

（2）渣油加氢反应器对原材料的性能要求高。渣油加氢反应器是渣油加氢装置的核心设备，采用锻焊结构制造，长期在高温高压和临氢环境下工作，高温氢气对钢材有明显的裂化作用，在设计制造方面除满足一般压力容器规范的要求外，还应对主体材料的锻造检验、验收作出更加具体详尽的严格要求，保证制造质量。

（3）反应器筒节制造周期长加工难度大。目前渣油加氢装置的建设均采用双系列设计，处理量大，反应器台数多，直径都在4m以上，高度都在十几米以上，受限于机加工能力，需制造多节高度在3～4米的筒节进行组焊成形，每个筒节制造时需浇注钢水量接近400t，从熔炼至精加工完成需4个月时间，单台设备制造周期12个月左右。

（4）锻造筒节的制造是对压力容器安全性能和是否按期交货有重大影响的关键项目。必须确认制造厂生产的产品化学成分、力学性能、回火脆化倾向性等是否符合设计技术条件，不能影响安全使用；只有经过取样程序、检验结果的验证合格后，方可进行后续的设备焊接制造，保证交货周期。

因此，必须由设备的最终用户或用户委托的具有制造监检资质的单位派驻监检员进行锻造筒节的现场取样见证，并对取样钢材依据规范标准制作试块进行的力学性能试验进行监督。

2 锻造筒节的生产工艺和质量控制

2.1 锻造筒节生产工艺简介

锻造筒节主体材料应采用电炉冶炼+炉外精炼的工艺方法生产的本质细晶粒镇静钢，其生产工艺工序为熔炼钢水→模铸锭→锻压镦粗→冲孔→芯轴拔长扩孔→筒节壁锻造毛坯成形。

2.2 锻造过程的质量控制

为保证最终的产品质量，要对生产工序中的每道加工程序进行必需的控制。质量控制要求制造厂具有完备规范的质量管理体系，监检单位也应进行监督检验。

熔炼钢水过程中，按照“GB/T20066 钢和铁化学成份测定用试样的取样和制样方法”标准“7钢产品用钢水 ”中规定的方法进行取样，测定钢水中各金属元素的含量，检测钢水中氢、氧元素的含量，保证化学成分与技术条件要求的材料化学成分一致。

合格钢水进行模铸锭，钢锭模的高宽比（H/D）平均值控制在1.1～1.3，钢水浇注时控制温度和浇注速度，有利于提高钢料的致密性好和均匀性，进而提高材料的机械性能，减少裂纹、重皮、缩孔、偏析等表面和内部缺陷。

锻压过程主截面锻造比不得小于3.5，保证金属的力学性能和锻件质量。拔长过程中控制送进量、一次下压量，减小一次变形量。

3 锻造筒节的取样过程和要求

3.1 锻造筒节的取样过程

锻造成形的毛坯筒节为环形锻件，进行调质处理、超声探伤合格后，采用气割方式去除缓冲块，在筒节对角两端各取一大尺寸样块，筒节端部处划出样块标记采用镗床钻孔方法切割。然后按照“NBT47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件”标准、GB/T20066标准及反应器技术条件的要求制作化学成分分析、力学性能试验用的试块，进行化学成分分析和力学性能试验。

3.2 锻造筒节的取样要求

调质热处理时必须设置缓冲环或环段，将截面至少为 t·t （t为锻件的公称厚度）)的热缓冲环或截面至少为t·t、弧长长度至少为3t的环段的边缘焊接在锻件的取样端上，热缓冲环或环段采用焊接性良好的碳素钢或低合金钢。筒节锻件热处理后切除热缓冲环或环段，试样取自锻件上被热缓冲环或环段所热缓冲的区域。采用热缓冲环段时，试样应取自锻件上热缓冲环段中间1/3 弧长下的部位。 试样位置应距锻件的热缓冲面至少13mm ，距锻件的热处到理表面至少t/4。

选用适宜的切削热缓冲块、样块方法，避免切割过程中产生的热量影响锻件材料的力学性能。

力学性能试验样块的制取，按照NBT47008标准及反应器技术条件的要求。

拉伸试验用样块在大样块的表面下T/2（T为筒节的名义厚度）处和1.6mm处取2件试样，采用 “GB/ T 228 金属材料 拉伸试验”标准中的 R4 (d = lOmm , Lo= 50mm) 尺寸，如受取样尺寸限制，根据供需双方协议，亦可采用 GB/T 228 中的 R7 号( d = 5mm. Lo= 25mm)尺寸。试样轴线垂直于锻件最大延伸方向，一块进行Min.PWHT（最小程度模拟焊后热处理），一块进行Max.PWHT(最大程度模拟焊后热处理)。按照GB/T 228进行室温拉伸试验，按照“GB/T 4338 金属材料 高温拉伸试验方法”进行高温拉伸试验。

冲击试样在大样块两端对角部位的T·T/2处取样，试样轴线垂直锻件最大延伸方向，一块进行Min. PWHT，一块进行Max.PWHT。采用“GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法”要求进行夏比冲击试验。

回火脆化倾向评定试验在大样块两端对角部位的T/2处取样，试样轴线垂直于锻件最大延伸方向，一块进行Min.PWHT，一块进行Min.PWHT+S.C（阶梯冷却工艺）。

晶粒度检验按照“GB/T6394 金属平均晶粒度测定方案”要求试验，非金属夹杂物检验按照“GB/T10561钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法”要求试验；取样位置均在T/2处，试样均进行Max. PWHT。

若试验不合格，按照NBT47008标准“第7.5条复验”要求执行。

3.3 取样过程同时应进行的工作

对锻造筒节的外观质量检查。锻件形状、尺寸和表面质量应满足订货图样的要求。应无肉眼可见的裂纹、夹层、折叠、夹渣等有害缺陷。如有缺陷，允许清除，但修磨部分应圆滑过渡，清除深度应符合以下规定。

（1）当缺陷存在于非机械加工表面，清除深度不应超过该处公称尺寸下偏差。

（2）当缺陷存在于机械加工表面，清除深度不应超过该处余量的 75%。

4 结语

渣油加氢反应器锻造筒节的监督检验，首先应按“TSG 21-2016固定式压力容器安全技术监察规程”中的强制性规范执行，符合其中的要求；其次，按相关技术标准规范、设计院技术条件要求、买卖双方签订的技术协议及合同要求严格执行取样、试验程序；第三，接受委托的监检机构应认真履行监检职责，依据监察规程中的条款按程序监督检验联络、提出监检意见，并做好监检记录；第四，设计院、最终用户对监督检验的检验报告进行审核，各项资料及制造厂出具的检验报告应做好整理存档，设备供货时作为随机资料交付用户。

[1]TSG 21-2016固定式压力容器安全技术监察规程.国家质量监督检验检疫总局颁布，2016年。

[2]GB/T20066 钢和铁 化学成份测定用试样的取样和制样方法.国家质量监督检验检疫总局颁布，2006年。

[3]NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件.国家能源局发布，2010年。

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