专利名称：一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法
技术领域：
一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，涉及一种检验钛钢复 合板反应设备适应工作温度和工作压力性能的检定方法。
背景技术：
钛钢复合板设备综合了钛材优异的耐腐蚀性能，以及钢材价格低廉的特点， 用钛钢复合板制成的各种压力容器具有较高的性价比，广泛应用于核电、海水 淡化、制盐、石油化工、湿法冶金、制药等工业领域，通常作为关键核心设备 在化工系统中发挥着重要作用，因此钛钢复合板设备的可靠性对整个化工系统 的安全稳定具有重要意义。
钛材具有较高的化学活性，很容易与氧、氢、氮等气体元素发生反应，同 时可于大多数金属元素如铁、铝、铜等发生反应生成脆性金属化合物，焊缝的 的氧化和合金化是导致焊缝性能下降的重要因素，是焊缝产生开裂的原因之一。
同时由于钛和钢的膨胀系数差异较大，钛的膨胀系数(100-200°C )为8. 6X 10-6/ 。C，钢的热膨胀系数(1。0-200。C)为12.6X10-6厂C，钛的热膨胀系数是钢的 2/3，因此钛钢复合板设备在高温下工作时，钢基层的膨胀量比钛复层的膨胀量 大，钛复层及焊缝将受到较大的拉应力(热应力)，是焊缝产生开裂的另外一个 主要原因。
目前钛钢复合板设备常规的检验方法有外观检验、渗透探伤、超声波探伤、 射线探伤、压力试验等，这些方法只能验证钛钢复合板设备在常温下的可靠性， 无法对因上述焊缝性能下降及热应力对焊缝及钛复层造成的影响进行评估，因 此在常温下检验合格的设备安装到生产线上运行时常会出现钛复层或者钛焊缝 发生开裂的事故，给生产带来很大的安全隐患并造成较大的经济损失。
为了检验钛钢复合板设备承受工作温度和工作压力的能力，可以采用热气 循环试验。目前常用的方法是采用加热炉将钛钢复合板设备加热到设备的工作 温度，同时注入氮气使设备内的压力与设备的工作压力相等，保压1小时后将 温度降到室温，同时泄放设备内的压力。将上述过程再重复一遍。此后在室温 下重新向设备内注入氮气和氦气的混合气体，加压至0.07 MPa，在检漏孔外部 用氦质谱仪检查，检查检漏孔是否存在泄露。
上述热气循环试验方法虽然模拟了设备的温度和压力变化过程，由于最终
3的检漏工作是在常温下进行的，这种试验方法的缺点是不能直接检验设备在工 作情况下是否存在泄露等缺陷；在常温下需要重复加压，工作效率也比较低。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能直接检验设 备在工作情况下是否存在泄露等缺陷，检测效率高的钛钢复合板反应器焊缝的 热状态压力检定方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其特征在于其检测步
骤包括
(1) 将反应器置入一加热炉内，将反应器上的一个开口管与一根穿过加热 炉壁的、尾部设有压力表、尾端设有安全阀的安全管法兰联接；另一个开口管 与一根穿过加热炉壁的、尾端与压缩气瓶相联的加压管法兰联接，其它的开口 管均用盲板封闭；
(2) 在反应器环焊缝处，钻透钢板层形成检漏孔，在反应器钢板检漏孔处 固定联接上与检漏孔相通的管状接头管；
(3) 在管状接头管上联接穿过加热炉壁的检测通管；
(4) 用加热炉进行加热，控制反应器升温速度小于4(f C/h，同时通过加压 管道向反应器内注入氮气和氦气的混合气体，达到设备的工作温度和工作压力 后保压；在加压升温过程中，将检测通管与氦质谱仪相联，检测通管中是否有 氦气，从而检定钛钢复合板反应器焊缝是否存在泄漏；
(5) 检测完毕，关闭电炉进行降温，下降至室温后打开泄压阀将压力放空 至常压。
本发明的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其特征在于 所述的向反应器内注入氮气和氦气的混合气体的通气速度，控制达到设定的工 作压力的时间大于达到工作温度的时间。
本发明的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其特征在于 所述的达到设备的工作温度和工作压力后的保压保温的时间为1. 0h。
本发明的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其特征在于 所述的安全管上的安全阀的起跳压力为工作压力的1. 1倍。
本发明的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其特征在于 在加压升温过程中，将检测通管通入肥皂水用气泡检漏的。
本发明的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法通过模拟设备的实际工作情况，在工作温度和工作压力条件下直接对设备进行泄露检验。热 气循环试验是通过模拟钛钢复合板设备的实际工作状态，在设备正式投产前进 行的一项性能考核试验，对钛钢复合板设备的衬里结构、复合板复层的结合状 态、钛焊缝、钛松衬接管、钛法兰等在高温下的使用性能进行实验验证。在加 压升温过程中用肥皂泡或者用氦质谱仪在检漏管的管口检査是否存在泄漏。用 肥皂泡检漏时将检漏管通人肥皂水中，观察有无气泡产生；用氦质谱仪检查时， 氦气漏率小于等于IX 10—6Pa. m3 / s为合格。可以反复使用温度和压力循环的方 法对钛钢复合板设备的可靠性进行验证。
图1本发明的方法所使用的装置的结构示意图。
图2本发明的方法所使用的检漏孔管状接头管的结构示意具体实施例方式
一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其检测步骤包括
(1) 将反应器1置入一加热炉2内，将反应器上的一个开口管3与一根穿 过加热炉壁的、尾部设有压力表4、尾端设有安全阀5的安全管6法兰联接；另 一个开口管7与一根穿过加热炉壁的、尾端与压缩气瓶8相联的加压管9法兰 联接，其它的开口管均用盲板10封闭；
(2) 在反应器环焊缝处，钻透钢板层形成检漏孔ll，在反应器钢板检漏孔
处固定联接上与检漏孔相通的管状接头管12;
(3) 在管状接头管上联接穿过加热炉壁的检测通管13;
(4) 用加热炉进行加热，控制反应器升温速度小于4(TC/h，同时通过加压 管道向反应器内注入氮气和氦气的混合气体，达到设备的工作温度和工作压力
后保压；在加压升温过程中，将检测通管与氦质谱仪相联，检测检测通管中是 否有氦气，从而检定钛钢复合板反应器焊缝是否存在泄漏；
(5) 检测完毕，关闭电炉进行降温，下降至室温后打开泄压阀将压力放空 至常压。
图2中14为钛钢复合板钢基层板、15为钛复合板、16为钛复层板焊缝、 17为钛盖板、18为衬板、ll为检漏孔、12检漏孔管状接头孔管、19为钢基层 焊缝。
操作时，将检漏孔进行编号，每个检漏孔分别通过检测管(可用细铜管制 成)引至加热炉外的进行检定，细铜管上釆用与检漏孔相同的编号；将钛钢复 合板设备装入电炉内进行加热，加热速度不超过40°C/h，同时通过加压管道向设备内注入氮气和氦气的混合气体，压力应缓慢上升，加压完成时间应大于加 热升温完成时间1. 5小时以上，达到设备的工作温度和工作压力后保压1小时。 在加压升温过程中，用肥皂泡或者用氦质谱仪在检漏管的管口检查是否存在泄 漏。出现泄漏时，应根据检漏管的编号找到泄漏的具体位置，待降温泄压后打 开设备进行返修。未出现泄漏时，关闭电炉进行降温，下降至室温后打开泄压
阀将压力放空至常压。重复上述步骤2-3次，完成热气循环试验。
实施例
以钛钢复合板氧化反应器为例
钛钢复合板氧化反应器的直径为①2500腿，容积为50m3，工作压力为2. 8MPa， 设计压力3. 5 MPa，工作温度为260°C。在反应器环焊缝和纵焊缝上每隔2m左右 开设一个检漏孔，共开设8个检漏孔。检漏孔贯穿钢焊缝和钛盖板下的通道连 通，如果钛焊缝或者附近的钛复层泄露，容器中的介质可以通过此通道及检漏 孔释放到容器外侧。
用一支直径为。89的安全管和设备上的一个开口相连，安全管的另一端引 至加热炉外，并装上压力表和安全阀，安全阀的起跳压力为工作压力的3.0MPa。 用一支直径为025的加压管和设备上的另一个开口相连，加压管的另外一端和 位于加热炉外的压縮气体瓶相连，管道上安装控制流量和压力的阀门及压力表， 通过此管道向设备加压。设备上的其他开口用盲板封闭。
用8支直径为。8铜管作为检漏管,分别和设备上的8个检漏孔相连并逐一 编号，将检漏管引至加热炉外的检测区域。
将氧化反应器装入电炉内进行加热，加热速度不超过40°C/h，同时通过加 压管道向设备内注入氮气和氦气的混合气体，压力应缓慢上升，加压完成时间 应大于8小时。加热升温大约6. 5小时后达到设备的工作温度260°C，当工作压 力达到2， 8MPa后保压l小时。
在加压升温过程中，用肥皂泡或者用氦质谱仪在检漏管的管口检查是否存 在泄漏。
用肥皂泡检漏时将检漏管通人肥皂水中，观察有无气泡产生；用氦质谱仪检 查时，氦气漏率小于等于1 X 10—6Pa. m3 / s时合格。
发现泄漏时，可根据检漏管的编号找到泄漏的具体位置，待降温泄压后打 开设备进行返修；未出现泄漏时，关闭电炉进行降温，下降至室温后打开泄压 阀将压力放空至常压。
将上述过程重复2-3次。
权利要求
1.一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，其特征在于其检测步骤包括(1)将反应器置入一加热炉内，将反应器上的一个开口管与一根穿过加热炉壁的、尾部设有压力表、尾端设有安全阀的安全管法兰联接；另一个开口管与一根穿过加热炉壁的、尾端与压缩气瓶相联的加压管法兰联接，其它的开口管均用盲板封闭；(2)在反应器环焊缝处，钻透钢板层形成检漏孔，在反应器钢板检漏孔处固定联接上与检漏孔相通的管状接头管；(3)在管状接头管上联接穿过加热炉壁的检测通管；(4)用加热炉进行加热，控制反应器升温速度小于40℃/h，同时通过加压管道向反应器内注入氮气和氦气的混合气体，达到设备的工作温度和工作压力后保压；在加压升温过程中，将检测通管与氦质谱仪相联，检测通管中是否有氦气，从而检定钛钢复合板反应器焊缝是否存在泄漏；(5)检测完毕，关闭电炉进行降温，下降至室温后打开泄压阀将压力放空至常压。
2. 根据权利要求1所述的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方 法，其特征在于所述的向反应器内注入氮气和氦气的混合气体的通气速度，控 制达到设定的工作压力的时间大于达到工作温度的时间。
3. 根据权利要求1所述的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方 法，其特征在于所述的达到设备的工作温度和工作压力后的保压保温的时间为 l.Oh。
4. 根据权利要求1所述的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方 法，其特征在于所述的安全管上的安全阀的起跳压力为工作压力的1. 1倍。
5. 根据权利要求1所述的一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方 法，其特征在于在加压升温过程中，将检测通管通入肥皂水用气泡检漏的。
全文摘要
一种钛钢复合板反应器焊缝的热状态压力检定方法，涉及一种检验钛钢复合板反应设备适应工作温度和工作压力性能的检定方法。通过模拟复合板设备的使用工况，在工作温度和工作压力下直接检验设备复层及衬里承受热应力的能力。采用安全管、加压管、检漏管分别和设备上的开口及检漏孔相连并引至加热炉的外部，在安全管的另一端安装压力表和安全阀，安全阀的起跳压力为工作压力的1.1倍；加压管另外一端和位于加热炉外的压缩气体瓶相连，压缩气体为氮气和氦气的混合物；检漏管的另一端引至加热炉外的检测区域。本发明的方法，能直接检验设备在工作情况下是否存在泄露等缺陷，检测效率高。
文档编号G01M3/20GK101625278SQ200910162840
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者付维军, 叶建林, 宋发举, 宋品玲, 巨建辉, 张宝军, 杨永福, 雷忠容, 高文柱 申请人:西部金属材料股份有限公司