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1、第十五届全国尿素厂年会论文资料集 尿素合成塔外层板出现裂纹的原因及修理方法 陈子育李法金 ( 安徽临泉化工股份有限公司2 3 6 4 0 0 ) 我公司是l 家年产3 0 万t 合成氨、3 0 万t 尿素的化工企业，两套尿素装置目前使用3 台尿素合成塔，2 3m 32 台( 1 2 0 0m m ) 、8 0m 3 ( 1 8 0 0m m ) 、1 台。其中1 台2 31 1 3 3 的尿 素合成塔是1 9 9 8 年从南京化机厂订购的，于1 9 9 8 年1 2 月投运，该塔自使用分别进行过2 次检测，均未发现问题，只是1 9 9 9 年发现检漏蒸汽外漏，与南京化机厂联系来人处理，当 时由
2、于检漏管无法拆卸，所以只做了临时处理，把检漏管外面的盖板与检漏管泄漏处焊死， 使得蒸汽不外漏，运行到2 0 0 5 年5 月2 3 日，我们在对该塔检查过程中发现塔外层板出现裂 纹，停塔检修。 1该塔基本结构 该塔内径1 2 0 0m m 、外径中1 4 2 0m m 、高2 1m ，层板包扎式结构，共l l 层包扎层， 最外层和次外层为6t o n i 厚的板，其余为8r n m 厚的板，其次为1 2m m 厚的第一层层板、6I T l m 厚的盲层板、8m m 厚的内衬里。除内衬里外，其余包扎层材料均为1 5M n V R 。 2缺陷情况 ( 1 ) 下数第一条环焊缝处外侧北部筒体存在三条
3、主裂纹，最长1 7 0m m ，并呈树枝状。 ( 2 ) 下数第一条环焊缝上6 5 0m m 处外侧北部筒体存在放射状裂纹，最长2 9 0m m ，该 处次外层板上也出现相对应的裂纹。 ( 3 ) 下数第二条环焊缝外侧北部存在5 条主裂纹，长3 0 - 9 0m m ，其中两条裂纹横穿 环焊缝。 ( 4 ) 下数第二条环焊缝上方外侧北部筒体处一条长第1 2 5m m 主裂纹，该处次外层板 上也出现相对应的裂纹。 ( 5 ) 下数第二条环缝上方外侧北部测温点处存在一放射状裂纹，最长1 4 0 m m 。 ( 6 ) 下数第二条环缝上方9 4 0m m 处外侧北部筒体存在一放射状主裂纹，最长2 0
4、 0m m 。 ( 7 ) 下数第二条环缝上方1 3 6 0m m 处外侧北部筒体，存在一树枝状裂纹，最长2 5 0 m m 。 ( 8 ) 下数第三条环缝上方9 0 0m m 处外侧北部简体有三条主裂纹，最长8 5m m 。 3原因分析 对以上缺陷的产生，一开始大家认为有三种原因“一是衬里泄漏，层板由于尿液的腐蚀 损坏；二是检漏蒸汽漏到层板间，使层板受压产生裂纹；三是材料脆化产生裂纹。以上三种 原因经过验证都可以排除。原因如下：( 1 ) 内衬里经检测完好，未发现裂纹和针孔等缺陷。 ( 2 ) 该塔上几节筒体检漏管也泄漏，但层板并未发现有裂纹，另外，该塔每节筒体上都有 6 个通气孔，即使检漏
5、蒸汽漏到层板间，也不会形成压力。( 3 ) 对于材料脆化问题j 我们分 别请南京化机厂、合肥通用机械研究所都做了金相分析，结论是材料并无脆化现象。 经过进一步分析，我们认为裂纹产生的主要原因是材料应力腐蚀造成的。该塔具备应力 腐蚀破裂的条件：( 1 ) 应力来源。该塔制造后不进行热处理，结构中存在残余应力，生产过 程中要承受介质的载荷应力。另外，1 5 M n V R 这种材料强度达5 7 0 - 6 6 0M P a ，这种高强度低 合金钢制造的压力容器，如果加工制造缺陷未被完全消除，就可能产生低应力脆裂现象。( 2 ) 第十五届全国尿素厂年会论文资料集7 6 腐蚀介质来源。我厂使用的保温岩
6、棉中，经分析含有硫离子，再加上该保温的外防护层不 完好，下雨时严重漏水，塔体时常处于潮湿的状态，再加上工业大气中存在腐蚀介质，在 塔体表面产生电化学反应，并放出少量H 2 ，生产过程中塔体表面温度高达1 5 0 “ 0 左右，在 这种条件下，硫和氢产生硫化氢，硫化氢是低合金钢产生应力腐蚀的主要介质。由于各种 应方的叠加之和超过材料本身的屈服强度，再加上腐蚀介质的共同作用，从而使材料产生 应力腐蚀破裂。 4 修复 在分析清楚裂纹产生的原因后，我们认为该塔可修复使用。我们委托设各制造厂南 京化机厂对该设备进行修理。在此之前，我们做了大量的前期准各工作。首先委托安徽省特 种设备检测院、阜阳市锅检所、
7、南京化机厂对该设备作一次全面检测，找出该设备存在所有 缺陷，由检修单位编制维修方案、报省技术监督局相关部门审批，然后实施维修。具体施工 方案是：将有缺陷部位所在的外层钢板整块换下，然后检查第二层板，发现缺陷也全部换下， 再检查第三层板，直到缺陷消失为止。对环焊缝的修理采用：预热刨除、打磨消除缺陷P T - 预热打底焊接P T - 预热一满焊一M T - U T - 硬度测定。对层板裂纹的修理采取；气刨除去存在裂纹 所在的整板P T 检查已暴露的次外层层板表面打磨层板四边见金属光泽P T 检查坡口组对 新层板焊接打通气孔。检修过程中，每道工序都严格按照检修规程施工，保证了修理质量， 检修后对该塔
8、进行水压试验和氨渗透检查，未发现问题。经安徽省特种设备检测院验收合格， 投入运行。 - 5预防措施 更换保温层材料，采用中性保温材料，外保护层表面涂刷防水涂料，消除腐蚀性介质存 在条件，工艺上严格执行工艺指标，保证该塔安全稳定运行。 ( 上接第7 0 页) 2 3 1 建立健全车间、班组巡回检查制度，定点定时、定人、定质、定量地检查基础有无下 沉，倾斜和裂纹；检查螺栓有无松动，入塔三物料管道有无振动，密封是否有效等。 2 3 2 发现的问题做好台帐，并及时联系处理 2 3 3 严格考勤巡检质量，不能走过场，某厂2 3m 3 尿塔由于巡检认真发现结晶物，及时停 车更换避免了一起恶性事故的发生。
9、2 4 常见故障管理 2 4 1 合成塔严禁超温超压运行，当合成塔温度大于1 9 0 或压力大于2 1 5 6M P a ，应查明 原因并及时调整，若处理无效果，应停车。 2 4 2 断氧( 空气) 1 0m i n ，而又不能及时恢复应作停车处理 r ， 2 4 3 发现合成塔出口尿液或成品颜色改变应及时查明原因，并迅速进行排除E 入塔C 0 2 气体中H 2 S 含量大于1 0m g N m 5 时，应查明原因，如短期内不能恢复的，应作停车处理。 2 4 4 温度计失灵或指示不准，应校验更换 许多事故的发生纵然有多种因素，但只要认真执行好设备，工艺管理规程，是可以达到 安全运行的目的，尤其是合成塔这样的关键设备更应引起企业的高度重视，认真落实安全运 行措施，发挥出设备的效益!
