制氢转化炉转化段集合管加强短接头开裂分析

郭杰

摘要：2020年3月制氢炉转化段预热器加强短接头因设计问题导致应力开裂，被迫紧急停工。针对设计缺陷，进行了修改，将加强短接头接管取消，加强短接头与对流管直接进行焊接，避免倒角造成应力集中，将转化段预热器整体更换。

关键词：制氢转化炉、应力开裂、倒角

引言

转化炉是制氢装置中转化反应的反应器，属于装置的核心设备。这是一种非常特殊的外热式列管反应器，由于转化反应的强吸热及高温等特点，这种反应器被设计成加热炉的形式吗，催化剂装填在一根根炉管内，在炉膛内直接加热，烃类和水蒸气通过炉管呃逆的催化剂床层进行反应。由于工艺介质（烃+水蒸气）在炉管内一边吸热，一边进行着复杂的化学反应，因此其工艺计算比一般加热炉复杂得多。转化预热段主要是对精制后的原料气加热后进入预转化反应器进行下一步反应，转化段操作温度520℃左右。 本装置转化炉采用是顶烧炉，这种炉型的燃烧器布置在辐射室顶部，转化管受热形式为单排管受双面辐射，火焰与炉管平行，垂直向下燃烧，烟气下行，从炉膛底部烟道离开辐射室，对流室布置在辐射室旁边。

1问题

2020年3月设备点检人员例行巡检时，发现制氢炉对流室转化段预热器有火焰射出（图2、），立即通知当班运行人员及作业部管理人员。按照应急预案相应，装置开始降量、降温、降压、停工。

停工后對现场进行勘察，开裂泄漏位于转化段集合管分支加强短接头接管对焊口上部倒角线处（图4），开裂以倒角加工线横向延展裂口平整，典型的倒角应力集中开裂，开裂长度达到6cm，占加强短接头周长的近1/4。……