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尿塔封头衬里腐蚀泄漏原因及修复

[日期:2011-01-30] 来源:中化长山化工   作者:程德平 [字体: ]

中化长山化工有限公司现有2套水溶液全循环法尿素生产装置,836837工段各有141 m3尿塔。836工段尿塔由大连金重制造,19988月投入使用,2010年大修拆尿塔检测时发现封头衬里腐蚀泄漏、鼓包,具体情况如下。

       201076,尿塔降温结束后,检修人员进入塔内拆塔板时发现两块Φ100 mm左右的铁渣,尿塔顶部球形封头处有衬里鼓包(直径350 mm,最高处150 mm)。专业人员对衬里鼓包处进行检查,发现球形封头衬里与上侧焊道有长度为120 mm的裂纹,裂纹右侧有1个Φ2 mm腐蚀小孔;切开衬里鼓包,其内部为物料及封头母材腐蚀下来的熔融物,清理掉这些物料后发现球形封头内壁腐蚀面积约400 mm×490 mm,大部分腐蚀深度为23 mm,有3处腐蚀较深:100 mm×55 mm 区域的腐蚀深度30 mm,Φ50 mm的腐蚀深度35 mm,Φ42 mm的腐蚀深度40 mm。同时球形封头检漏通道全部堵死。球形封头内衬检漏蒸汽为一进一出,经检查,入口蒸汽管道与塔体连接丝头内已被锈蚀物堵死,在切割检漏蒸汽出口管道时,有溶液刺出,断管后两侧均有结晶物和锈蚀物。针对此状况,进行了如下原因分析。

       1.球形封头衬里与上侧焊道有长度为120 mm的裂纹,此裂纹断面有金属光泽,说明造成尿塔衬里发生鼓包是在尿塔长排时,因为正常生产中尿塔腐蚀区域衬里的内外压力相等,而在系统长停时,尿塔向一段排放,由于尿塔腐蚀区域衬里的内压力不能通过腐蚀小孔泄压与尿塔内压力一致,造成腐蚀区域衬里的内外压差加大,使尿塔筒体腐蚀碳钢熔融物从腐蚀小孔流到尿塔顶层塔板上,形成Φ100 mm左右的铁渣;当尿塔向二段排放时,塔内压力逐渐减小,有可能造成塔顶内形成真空状态,腐蚀区域衬里的内压力至少还在8 MPa以上,此压力不能很快从腐蚀小孔泄出,使腐蚀区域衬里的内外压差很大,此压力释放就造成衬里发生鼓包,并把球形封头衬里与上侧焊道撕开长度为120 mm的裂纹。

       2.球形封头衬里材质为超低碳奥氏体不锈钢,某焊接研究所在我公司2009年大修期间对上部焊道打磨补焊后,焊道表面高低不平,凹处最深为23 mm,造成此处缺氧,无法形成氧化膜,在塔内腐蚀介质的作用下造成缺氧腐蚀,同时此处存在内部焊接缺陷(未焊透、内部夹渣),即长时间的缺氧腐蚀将缺陷外部的金属腐蚀掉而露出缺陷,尿液由缺陷处进入衬里内部和检漏蒸汽进出口管道,由于检漏蒸汽管道为碳钢材质,蒸汽在碳钢管道内长期流动逐渐造成管道内生锈并带进杂质,使管内介质流通不畅,一旦尿液进入检漏蒸汽管道,高温、高压的尿液迅速膨胀并对碳钢管道母材及管道内的铁锈强烈腐蚀而马上堵塞管道,致使检漏蒸汽进出口管道堵塞(检漏蒸汽进出口管道堵塞的检查方法:一是20 MPa的尿液会由出口直接喷出,二是尿液会经检漏进口窜到其他检漏蒸汽进口并由其出口排出,因此衬里鼓包肯定是检漏系统不通),最终尿液不断腐蚀球形封头母材并形成腐蚀物,加上进入衬里的尿液结晶将衬里胀开、鼓包和焊口开裂。

       通过以上分析,77我公司机械动力部与大连松海石化检修工程有限公司到现场对衬里鼓包进行检查后采取了以下修复方案:

       1)尿塔封头衬里分六片切割后取出,并将上封头衬里全部更换;

  (2)尿塔人孔衬里切割、取出,以防止热处理时发生敏化;

  (3)腐蚀区域基本打磨一致,直至见金属光泽;

  (4)焊前对腐蚀区域预热,并按焊接工艺要求对上封头缺陷部位堆焊(焊缝表面焊接,用封头内样板控制检查表面成型);

  (5)焊后消氢热处理、焊接区域降温,对补焊区域进行PTUT检验至合格,检验前对UT部位进行打磨,并对焊接部位打磨至交验合格;

  (6)对补焊区域进行局部热处理及热处理后降温,堆焊部位做PTUT复验;

  (7)疏通、完善检漏系统;

  (8)上封头新衬里及人孔衬里组对、焊接;

  (9)新衬里外观做FTPT检验、酸洗、钝化、气密检验;

  (10)对尿塔进行水压试验和水压试验后对衬里、焊缝做氨渗及PT复验,交检验收。

   在日常生产中,我们还采取以下一些预防措施:

  (1)对尿塔的维修不再由某焊接研究所负责,而由大连松海石化检修工程有限公司承担;

  (2)生产管理部严控工艺指标,尤其是进塔氧含量及H2S含量;

  (3)尿素车间将检漏蒸汽的巡检纳入操作工每班巡检和记录内容;

  (4)请兰州化工研究所人员到现场对尿塔检漏系统不畅通通道进行化学清洗、疏通,经过4 d化学清洗后,27根检漏孔全部畅通;

  (5)尿素系统开停车时应保证尿塔升压和降压速度平稳,避免出现急剧升、降压的现象,保证衬里不急剧增加外力;

  (6)尿素系统长排时应保证尿塔泄压速度平稳、均衡,严禁泄压速度过快;

  (7)尿素系统长停后开车,必须降低尿塔升温速度,由原1012 /h降低到56 /h,在温度达到120 时应向塔内充压,保证衬里抵消温差应力和受力均匀。

       总之,在正常生产中,只有采取这些有力措施,才能够及时发现尿塔衬里腐蚀泄漏问题,从而避免尿塔筒体发生严重腐蚀,确保尿塔能够安全、稳定、长周期运行。
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