摘要：尿素合成塔的用途是生產(chǎn)原料在塔內(nèi)進(jìn)行合成反應(yīng)，在使用過程中操作溫度高、操作壓力高、原料匯合時(shí)對不銹鋼和鈦材有顯著的腐蝕，因此在尿素合成塔的檢驗(yàn)中，對檢驗(yàn)的周期、檢驗(yàn)的方法、檢驗(yàn)的重點(diǎn)都有明確的要求，檢驗(yàn)的結(jié)果直接關(guān)系到尿素合成塔的使用狀況、使用年限等。
　　關(guān)鍵詞：尿素合成塔 裂紋 襯里
　　中圖分類號：TQ3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（c）-0255-02
　　尿素合成塔的用途是使生產(chǎn)原料在塔體內(nèi)進(jìn)行合成反應(yīng)，獲得尿素的半成品。 凈化后的氣體二氧化碳經(jīng)二氧化碳壓縮機(jī)加壓至一定壓力送入合成塔底部，合成氨車間送來的液氨經(jīng)過濾器除去油泥、鐵屑、觸媒等雜質(zhì)后經(jīng)液氨泵加壓至一定壓力送入尿素合成塔底部。氨與二氧化碳進(jìn)入合成塔后，在高溫高壓作用下自塔底部向上流動，同時(shí)進(jìn)行尿素的合成反應(yīng)，此過程中尿素的合成油兩個(gè)反應(yīng)過程完成，此反應(yīng)在溫度160～230℃、壓力在10～25MPa的條件下進(jìn)行，經(jīng)過一定的停留時(shí)間，反應(yīng)后生成一種熔融物，由合成塔的頂部排除，經(jīng)減壓閥降至一定壓力，再送入下一步處理。尿素的生成時(shí)一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程，受壓力、溫度、組分等多種因素的影響，所以尿素合成塔的工作環(huán)境十分復(fù)雜、工作條件十分苛刻，必須根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)能力及相應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)選擇具體適宜的工藝條件。圖1為尿素合成塔結(jié)構(gòu)示意圖。
　　圖1
　　1 尿素合成塔的特點(diǎn)
　　尿素合成塔的工藝條件決定它有以下的一些特點(diǎn)。
　?。?）操作溫度很高，塔體級內(nèi)件應(yīng)具有耐高溫的要求。尿素合成反應(yīng)在160～230℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，內(nèi)壁襯里及堆焊層一般采用在中溫環(huán)境中有較好力學(xué)性能且耐腐蝕性極強(qiáng)的不銹鋼。
　?。?）操作壓力很高，塔體應(yīng)該符合高壓容器的要求。尿素合成都在高壓下進(jìn)行，殼體必須有足夠大的厚度來保證筒體的強(qiáng)度。
　?。?）尿素合成中的原材料單獨(dú)存在對不銹鋼和鈦材沒有顯著的腐蝕，而尿素合成反應(yīng)中尿液的腐蝕性能卻很強(qiáng)，為防止內(nèi)筒和襯里泄漏，塔體都設(shè)有檢漏系統(tǒng)，檢漏系統(tǒng)見下圖，其作用是如果里襯泄漏，能通過檢漏通道即時(shí)把滲漏出來的介質(zhì)排放出去，防止腐蝕介質(zhì)隊(duì)高壓塔體的腐蝕，避免惡性爆炸事故的發(fā)生。所以檢漏系統(tǒng)是襯里式尿素塔的一個(gè)重要組成部分。檢漏系統(tǒng)一般由檢漏管、檢漏孔和檢漏通道三部分組成。
　　2 尿素合成塔的檢驗(yàn)要求
　　由于尿素合成塔的工藝條件有以上的幾個(gè)特點(diǎn)，所以我們對尿素合成塔的檢驗(yàn)有以下的規(guī)定。
　　（1）由于尿素合成塔的結(jié)構(gòu)比較簡單，一般只要停車就可以進(jìn)行檢驗(yàn)。所以應(yīng)按檢驗(yàn)周期的要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)。對安全狀況等級為1～2級的，每三年至少進(jìn)行一次全面檢驗(yàn)；對于安全狀況等級為3級的，在每個(gè)停車檢修時(shí)，須進(jìn)行全面檢驗(yàn)，且檢驗(yàn)周期不得超過18個(gè)月。
　　（2）在進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查尿素合成塔的運(yùn)行記錄特別是開停車記錄，同時(shí)應(yīng)將合成塔的外保溫層全部拆除，采取有效的檢驗(yàn)檢測方法，對內(nèi)、外表面進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。對外層板檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂紋的，應(yīng)當(dāng)剝開已發(fā)現(xiàn)裂紋的層板，繼續(xù)檢查下一層板。需要更換板層的，應(yīng)當(dāng)由具備相應(yīng)壓力容器制造資格或維修資格的單位進(jìn)行。
　?。?）除了對尿素合成塔的定期檢驗(yàn)外還應(yīng)進(jìn)行在線檢漏。目前大多數(shù)化肥生產(chǎn)企業(yè)采用蒸汽對尿素合成塔進(jìn)行日常檢漏，在檢修時(shí)采用氨滲漏法對內(nèi)表面進(jìn)行檢漏。而且應(yīng)當(dāng)采用不具有腐蝕性的氣體進(jìn)行日常檢漏，杜絕采用氨滲漏法對內(nèi)表面進(jìn)行檢漏。
　　（4）對于其使用年限有以下規(guī)定，對于尿素合成塔來說，目前安全狀況等級為3級或采用15MnV鋼板作為包扎層板的尿素合成塔，使用年限不得超過15年；因特殊情況暫時(shí)無法更換的，應(yīng)要求每年進(jìn)行一次全面檢驗(yàn)，但使用期限不得超過20年。采用16MnR或強(qiáng)度級別低于16MnR材料作為包扎層板的在用尿素合成塔，原則上使用年限不應(yīng)超過20年；使用超過20年的尿素合成塔，應(yīng)按《容規(guī)》第133條規(guī)定，縮短檢驗(yàn)周期，并保證其安全狀況等級為1級或2級，使用年限可根據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告確定。
　　3 尿素合成塔的檢驗(yàn)方法
　　根據(jù)尿素合成塔的使用條件，其檢驗(yàn)方法又分為以下兩方面。
　　3.1 外部檢驗(yàn)
　?。?）檢查設(shè)備外表面（能看到的部分），檢查防腐層是否完好，對塔壁表面的腐蝕情況、銹蝕深度、分布位置繪制簡圖詳細(xì)記錄。
　　（2）檢查設(shè)備基礎(chǔ)
　?、儆盟輧x測定基礎(chǔ)是否下沉，按方位選定4點(diǎn)記錄標(biāo)高數(shù)值逐次對比。檢查基礎(chǔ)上有無裂紋，如果發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)將裂紋編號，用油漆標(biāo)出，并在其上加石膏標(biāo)注，以測定裂紋是否擴(kuò)展。
　?、跈z查基礎(chǔ)螺栓的銹蝕情況及螺栓與螺母的緊固情況。要求螺栓的銹蝕程度不危及設(shè)備的安全使用。
　?、蹤z查安全閥、壓力表、溫度計(jì)的使用情況，確認(rèn)其參數(shù)符合工藝要求。如在停車時(shí)，還需對它們進(jìn)行校驗(yàn)。
　　④停車時(shí)，需對與容器相連的管道、管件表面進(jìn)行檢查，并確定其厚度。
　　3.2 內(nèi)部檢驗(yàn)
　　檢驗(yàn)時(shí)需拆除保溫，重點(diǎn)注意在內(nèi)外塔壁、內(nèi)件、襯里、焊縫及連接處的情況。具體內(nèi)容如下。
　?。?）外部檢驗(yàn)時(shí)的全部項(xiàng)目。
　?。?）宏觀檢查。通過目視或借助放大鏡進(jìn)行內(nèi)壁腐蝕及使用狀況的宏觀檢驗(yàn)。如有懷疑部位，可進(jìn)一步做磁粉檢測或滲透檢測。
　?。?）用放大鏡檢查筒體和焊縫，應(yīng)特別注意筒體上的密封承壓面及隅角處有無裂紋。
　?。?）對內(nèi)筒或襯里進(jìn)行壁厚測定。詳細(xì)記錄測厚點(diǎn)，對壁厚異常部位和最小壁厚處應(yīng)做尺寸定位，以便在下一個(gè)檢驗(yàn)周期測算腐蝕速率。
　?。?）在塔內(nèi)壁上、中、下三個(gè)部位視情況各選若干點(diǎn)，進(jìn)行硬度測定。
　?。?）用內(nèi)徑千分尺測量塔內(nèi)徑，并用深度游標(biāo)卡尺或焊縫檢測尺測量腐蝕深度。
　　（7）對于尿素合成塔來說，需進(jìn)行鐵素體含量的測定。一般要求所有連接焊縫上鐵素體含量應(yīng)小于2%（尿素級316L），堆焊焊縫上的鐵素體含量應(yīng)小于0.6%（尿素級316L）。
　?。?）每兩個(gè)檢驗(yàn)周期內(nèi)需至少進(jìn)行一次塔內(nèi)壁含碳量或鐵素體含量的測定。
　?。?）對筒體環(huán)焊縫及結(jié)果對接焊縫進(jìn)行超聲檢測，重點(diǎn)檢查已發(fā)現(xiàn)缺陷處和可疑處。
　?。?0）對與塔體相連的高壓管進(jìn)行端口內(nèi)壁觀察，并測其外徑、內(nèi)徑及壁厚，同時(shí)進(jìn)行部分磁粉檢測。
　?。?1）對高壓螺栓進(jìn)行外觀檢查，視情況做進(jìn)一步磁粉或滲透檢測。
　　（12）檢查檢漏孔是否有堵塞、積污等現(xiàn)象。
　?。?3）設(shè)備本體若發(fā)現(xiàn)缺陷（如裂紋、腐蝕嚴(yán)重等），經(jīng)用機(jī)械方法進(jìn)行消除后，塔壁如有減薄，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。
　　4 尿素合成塔的檢驗(yàn)重點(diǎn)及常見問題
　　在尿素合成塔的檢驗(yàn)過程中常見的問題及檢驗(yàn)重點(diǎn)有以下兩方面。
　　4.1 殼體環(huán)焊縫及襯里（內(nèi)筒）連接部位
　　大中型化肥企業(yè)使用的尿素合成塔筒體廣泛采用多層包扎及多層熱套筒體的環(huán)焊縫形式。而且近年來，多膠片多增感法射線檢測技術(shù)能夠解決大厚度差、大寬容度的檢測問題。所以在出廠制造這個(gè)環(huán)節(jié)基本能夠保證其焊縫質(zhì)量。
　　由于合成塔長期處于高溫高壓、可能的超溫超壓以及強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的公況下，在使用過程中，特別是再服役一個(gè)檢驗(yàn)周期后，塔體環(huán)焊縫及襯里（內(nèi)筒）連接部位容易出現(xiàn)裂紋、制造過程中焊接缺陷擴(kuò)展形成的裂紋、層板端部開裂進(jìn)而形成的網(wǎng)狀裂紋。如果這些缺陷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出應(yīng)對和處理措施，裂紋長大或進(jìn)而貫穿整個(gè)環(huán)焊縫，將可能造成泄漏、爆炸，導(dǎo)致設(shè)備損壞、生產(chǎn)癱瘓、人員傷亡等不堪設(shè)想的后果。
　　塔體環(huán)焊縫的坡口形式如圖U形坡口，坡口面由手工堆焊層覆蓋，厚度為2～3mm。在用設(shè)備在1和2兩部位容易產(chǎn)生裂紋。
　　4.2 尿素合成塔襯里
　　尿素合成塔安全運(yùn)行的首要問題是解決好塔內(nèi)襯里或堆焊縫的腐蝕問題。如果襯里或堆焊層一旦被腐蝕穿透，殼體會很快被甲胺液迅速腐蝕，造成嚴(yán)重后果。所以對襯里或堆焊層的檢驗(yàn)以及對發(fā)現(xiàn)的缺陷采取積極有效的應(yīng)對措施，延長襯里的使用壽命，對合成塔有著極為重要的意義。
　?。?）奧氏體不銹鋼在使用中的主要危險(xiǎn)是局部腐蝕，對應(yīng)力腐蝕也較為敏感，并且均與晶間腐蝕相關(guān)。襯里處于高溫高壓和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)作用下，很難免出現(xiàn)大面積均勻腐蝕，但應(yīng)對局部腐蝕如蝕坑（針孔腐蝕）、刀線腐蝕、微觀裂紋等缺陷特別注意，因?yàn)檫@些缺陷很容易想深度方向發(fā)展，甚至穿透襯里層，導(dǎo)致泄漏。對于均勻腐蝕，檢查中需注意兩點(diǎn)：一是全面檢查襯里、堆焊層和焊縫表面的顏色、粗糙程度，對局部異常區(qū)域做詳細(xì)記錄；二是對襯里層或堆焊層做全面超聲或電磁測厚。局部腐蝕應(yīng)著重檢查蝕坑和刀線腐蝕，這兩種腐蝕對襯里或堆焊層的危害極大。對蝕坑一般情況下不做處理，嚴(yán)重時(shí)采取補(bǔ)焊措施。檢驗(yàn)中應(yīng)對刀線腐蝕區(qū)域深度做認(rèn)真測量，并做詳細(xì)的記錄，深度超過一定范圍要采取補(bǔ)焊措施。
　?。?）裂紋是最具危害性的缺陷，在短時(shí)間內(nèi)會穿透襯里或堆焊層。一旦發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)做打磨處理，打磨深度超過一定范圍需要采取補(bǔ)焊?？p隙腐蝕會導(dǎo)致泄漏事故的發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的腐蝕情況，需制定有效的修補(bǔ)方案，最好是在有此類經(jīng)驗(yàn)單位的幫助下進(jìn)行現(xiàn)場修補(bǔ)。對于缺陷的修補(bǔ)措施一是凡打磨的襯里或堆焊層表面用雙氧水或不銹鋼鈍化膏做鈍化處理；二是坑蝕、刀線腐蝕嚴(yán)重部位及裂紋部位，均需用角向磨光機(jī)打磨形成坡口，根據(jù)襯里或堆焊層材料選用相應(yīng)焊條，采用手工氬弧焊進(jìn)行補(bǔ)焊，焊接時(shí)應(yīng)盡量減少熱影響區(qū)。
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