顏 鵬，任科恩

（寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司，浙江 寧波315204）

寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司是一家集氯堿、有機化工、新材料于一體的綜合性化工企業(yè)，其氯堿系統(tǒng)先后建有一期、二期、搬遷項目、錯峰項目等板塊。其中一期鹽水系統(tǒng)3 臺螯合樹脂塔T1160ABC于2006 年投用，本體材質為Q345R 內襯低鈣鎂橡膠，采用巖棉保溫。因上封頭N3 出口管漏料（鹽水、堿、酸等），導致接管腐蝕減薄、襯膠層破損陸續(xù)修補過。在對3 臺塔整體檢查時發(fā)現上封頭N3 出口管區(qū)域及N3 出口管側筒體大面積腐蝕，其中C 塔S-1D、S-1E 處襯膠破損，視鏡處腐蝕嚴重，擬做更新處理。針對內部襯膠無損壞但鋼制部分腐蝕較嚴重的T1160AB 塔，經手工除銹打磨后測得剩余壁厚，復核其厚度及強度，再制定可靠的維修方案，以達到節(jié)約成本，確保設備安全穩(wěn)定運行的目的。

1 樹脂塔概況

1.1 樹脂塔參數

設計壓力0.7 MPa，設計溫度70 ℃，飽和精鹽水（ρ=1.18×103kg/m3），筒體厚度16 mm，上封頭厚度20 mm，塔內徑2 450 mm，無損檢測比例20%，液位總高約5 000 mm，筒體、封頭材質均為16MnR（Q345R），樹脂塔簡圖見圖1。

1.2 樹脂塔腐蝕情況

T1160AB 塔上封頭腐蝕區(qū)域以N3 接管為基點，向封頭與筒體焊縫處輻射腐蝕，靠近N3 接管處剩余最薄壁厚5.2～6.5 mm，中段區(qū)域約為6.8～8.5mm，封頭與筒體焊縫處區(qū)域為12～15 mm。整個筒體西側全部腐蝕，面積約L3 400 mm×B1 800 mm，上部區(qū)域剩余厚度6.5～10.4 mm，中部區(qū)域8.7～1.2 mm，下部區(qū)域9.4～13.8 mm。

圖1 樹脂塔簡圖

2 腐蝕原因分析

為保證螯合樹脂塔內飽和精鹽水的溫度（55±5）℃，溫度過低鹽水的溶解度降低使樹脂的相對處理量降低，塔外部采用巖棉保溫，鍍鋅鐵皮加以覆蓋，此種結構防水密封性能差。N3 接管處墊片老化導致鹽水（有時候是酸洗、堿洗的溶液）滲漏滲入保溫層，以及雨水滲入的長期積存，是造成樹脂塔上封頭N3接管區(qū)域及筒體側腐蝕的主要原因。

根據T1160AB 腐蝕情況及手工除銹后檢查結果來看，上封頭及塔體腐蝕應是一個緩慢持續(xù)的過程，塔在剩余壁厚下工作狀態(tài)也有相當長一段時間，雖然腐蝕減薄較多，但筒體及上封頭在使用中（包括除銹后投用）未發(fā)生變形或斷裂，說明滿足使用要求。因此需對筒體及封頭的厚度、強度進行校對，確保設備安全穩(wěn)定運行。

3 筒體及上封頭厚度、強度校核

3.1 筒體厚度、強度核算

（1）筒體厚度根據GB150.3-2011 第3.3 圓筒設計要求中設計溫度下內壓圓筒的計算厚度公式：

式中：PC—計算壓力，MPa；

Di—圓筒內直徑，mm；

[σ]t—設計溫度下材料許用應力，MPa；

φ—焊接接頭系數。

（2）根據GB 150.3-2011 第3.3 設計溫度下圓筒最大允許工作壓力的計算公式

式中：[PW]—最大允許工作壓力，MPa。

δe 為實際測得的最小壁厚，代入算出最大允許工作壓力[PW]=0.858 MPa，大于計算壓力，符合要求。

3.2 蝶形封頭厚度、強度核算

根據圖紙標注，封頭形式為DHB2450 蝶形封頭（JB/T 4746-2002），上封頭計算壓力僅考慮設計壓力即0.7 MPa。無損檢測比例20%，焊接接頭系數按GB150.1-2011 第4 節(jié)4.5.2 選用φ=0.85。設計溫度下（70 ℃）的材料許用應力根據GB 150.2-2011 表2碳素鋼和低合金鋼板許用應力中Q345R（16～36 mm，≤20～100 ℃，185 MPa）選185 MPa。其計算厚度根據GB 150.3-2011 第5.4.2 設計溫度下內壓蝶形封頭的計算厚度公式：

式中：δh—封頭計算厚度，mm；

PC—計算壓力，MPa；

Ri—蝶形封頭球面部分的內半徑，mm；

r—蝶形封頭過渡區(qū)轉角處的內半徑，mm；

[σ]t—設計溫度下材料許用應力，MPa；

φ—焊接接頭系數；

Di—圓筒內直徑，mm。

根據查標準JB/T 4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》DHB2450 封頭DN=2 400 mm，按表1 蝶形封頭形式參數關系：

根據GB150.3-2011 第5.4.2 受內壓蝶形封頭最大允許工作壓力計算公式

式中：[PW]—最大允許工作壓力，MPa；

δeh—此處為實測最小壁厚，mm；

[σ]t—此處以測得的最小壁厚查得，MPa。

δeh為測得最小壁厚5.2 mm，[σ]t以實測最小壁厚查鋼板許用應力GB 150.2-2011 表2 碳素鋼和低合金鋼板許用應力中Q345R（3～16 mm，≤20～100 ℃，189 MPa）為189 MPa（設計溫度70 ℃），因此代入式中得出[PW]≈0.45 MPa，小于計算壓力0.7 MPa，不符合要求。

4 維修方案

（1）塔內注滿純水，將需貼補焊接的上封頭區(qū)域打磨清除干凈，貼補采用6 mm 厚Q345R 鋼板，按上封頭（剩余壁厚小于8.24 mm 的區(qū)域）加工成型，然后分割成若干塊，兩兩相焊的鄰邊打磨倒V 型坡口，采用對接焊，焊接電流不宜過大，防止燒壞內部襯膠；

（2）排純水至分布器以下，打開上封頭人孔入內檢查被貼補的襯里層（4 mm 厚低鈣鎂橡膠）是否有損壞，采用電火花檢測儀檢測，因襯膠層使用多年，建議掃描電壓控制在6 000 V 左右，以產生電火花或報警判定是否合格。如合格，封閉人孔，打磨貼補處焊渣焊瘤及鋼板表面除銹，除銹等級不低于St2，然后涂刷防腐涂料備用；

（3）如貼補處內部襯膠燒壞，割除破損膠皮，打磨切口不大于30°，露出的鋼材基體打磨除銹，要求達到St3 級。貼補的自硫化低鈣鎂膠（4 mm）及金屬基體涂刷粘結劑，待晾干不粘手后貼補，用壓輥反復壓實，然后再覆蓋一層自硫化低鈣鎂膠（4 mm），要求全部包覆修補處，以保證修補的可靠性；

（4）最后進行電火花檢測，檢測電壓3 000 V/mm，以不產生電火花報警為合格。

5 結語

由于以往在使用中樹脂塔外殼全部采用巖棉保溫，保溫層防水密封性查，如有物料泄漏及雨水滲入堆積，容易造成塔體局部腐蝕，現全部拆除。鑒于一期樹脂塔出現的狀況，需著手檢查二期離子交換樹脂塔外觀使用情況。另外由于塔體減薄較多，雖然核算后符合要求，但需加強監(jiān)管力度，定期檢查筒體外觀、壁厚等，確保設備安全穩(wěn)定運行。