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声发射技术在合成工序中置锅炉在线监测中的应用

来源: 作者:ndt 人气: 发布时间:2024-10-08
摘要:摘要 在无法停车进行拆解、检验的情况下经认真研究并技术调研后通过采用声发射技术对合成工序中置锅炉进行在线监测,即不停车又能对设备的使用情况进行检测,对其安全性能进行评价,防止恶性事故的发生。 关键词 声发射技术 在线监测 波导杆 中置锅炉 前言 20
摘要 在无法停车进行拆解、检验的情况下经认真研究并技术调研后通过采用声发射技术对合成工序中置锅炉进行在线监测,沧州欧谱即不停车又能对设备的使用情况进行检测,对其安全性能进行评价,防止恶性事故的发生。

关键词 声发射技术 在线监测 波导杆 中置锅炉

    前言 2001年5月山东华鲁恒升化工股份有限公司生产系统大修期间在对1#、2#合成工序中置锅炉进行定期检验时,意外地检查出容器壳体内部气液分界面至液相区域内的环向焊缝产生了密集的应力腐蚀裂纹并遍布该区域。经对两台中锅壳体进行修理并制定了严格的工艺防范措施后继续投入使用。在运行5个月后为了及时了解设备运行中的安全状况,防止应力腐蚀裂纹继续产生,在无法停车进行拆解、检验的情况下经认真研究并技术调研后提出采用声发射技术对中置锅炉进行在线监测,即不停车又能对设备的使用情况进行检测,对其安全性能进行评价,防止恶性事故的发生。

1.依据的基本原理

    学术语定义声发射:固体材料或构件在外加应力的作用下产生塑性变形或断裂并以弹性机械波(或应力波)的形式释放出多余应变的现象称之为声发射。而这种释放出的应变能以应力波的形式发射出来,在固体表面用检测仪器测得这种信息称为声发射技术。由于声发射检测设备价格昂贵,故目前多应用于常温下的储槽、储罐(如乙烯、液氨球罐等),而在化肥行业在线检测换热、反应容器则极少,合成氨工序的中置锅炉更是未有先例。经前期调研选中天津石化机械研究所作为检测合作单位。

2.中置锅炉基本技术参数

表1

   

 

 

设计压力 MPa

32.0

2.5

最高工作压力MPa

31.39

1.3

设计温度 

400

240.0

最高工作温度 

344.0

230.0

工作介质

N2 H2 NH3 CH4 Ar

脱氧水、蒸汽

材质、规格

ф24х6 0Cr18Ni9

&24mm 16MnR

容器类别

 

3.项目实施难度及采取的措施

    检测单位技术人员查阅中置锅炉设备的档案资料并考察现场后认为如能解决以下难题,在线检测工作方能进行:1、由于中置锅炉设备壳体的工作温度较高(230℃左右),检测所用声波探头无法直接与设备壳体接触采集声波信息。对此难题设定多个方案均被排除,最终基于超声波在同一弹性介质中的传播速度是一致的原理,提出采用波导杆进行测声传递。并通过传热速度与环境温度的关系试验设计了测声波导杆(如图1)。2、波导杆与设备壳体如何贴合又成了难题。因为波导杆与容器壳体的贴紧密程度直接影响着声发射信号的接收质量及检测结果。而设备又处于带压运行状态,直接采用焊接方式又存在较大的安全隐患,也违反《容规》中有关要求。采用工业用高温粘结剂与磁铁夹具固定波导杆的试验结果表明信噪比达不到标准要求,达不到测声所需的贴合要求而无法采用。在此情况下通过设计软件对该设备的强度壁厚进行校核后发现该容器壳体的设计壁厚附加值的余量很大,采用焊接方法严格控制好焊接熔深是能确保操作安全的。为此编制了《1#、2#中置锅炉声发射壳体焊接波导杆安全措施》,并在集团公司专业压力容器制造企业指定两名经验丰富、技能水平高的焊工采用氩弧焊进行波导杆的焊接。焊接实施前由指定焊工多次进行焊接试验,在确保设备壳体侧熔深≤2mm后进行了现场焊接(13支/台  如图2),为《声发射监测技术方案》的顺利实施做好了准备工作。通过现场对中置锅炉设备进行的声发射监测,及时了解设备运行的安全状况,沧州欧谱为制定该设备的修理、改造计划提供了科学的依据。

4.项目实施的科学性与准确性

    2002年7月,为了了解两台中置锅炉运行近一年时间的安全状况,并对上次发现严重问题所采取的工艺措施进行验证, 对1#、2#中置锅炉再次进行声发射在线监测,未发现裂纹继续产生、扩展的异常情况,检测结果令人满意。声发射技术检测结果的准确性、在线监测方法的科学性及先进性,被2002年9月份中修时对两台中置锅炉拆解后进行的在用压力容器定期检验结果加以验证,并填补了本企业在用压力容器在线检测方面的空白。2003年、2004年又对两台中置锅炉进行了抽查式声发射在线检测均取得较满意的结果。

5.项目的技术水平状况

    声发射检测技术目前在压力容器、压力管道检测技术方面属国内先进水平。本次该技术在合成氨工序的中置锅炉进行的在线监测属国内同行业同类设备的首次应用。

6.经济效益分析

6.1本项目的安全效益远远大于直接经济效益;

6.2直接经济效益:利用声发射技术在线检测,及早掌握了中置锅炉的安全运行状况,焊缝探伤仪http://www.hanfengtanshangyi.com避免了原计划于2002年9月中修时更换2#设备壳体的情况,节约设备购置、安装费用20.0万元;


6.3社会效益:声发射技术在线检测的成功应用,为在用压力容器、管道的定期检验、运行过程的安全状况监测积累了经验,为长周期运行提供了安全保障。

参考文献:万耀光 《声发射技术在压力容器无损检验中的应用》

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