尿素合成塔缺陷分析及修補措施

1、尿素合成塔缺陷分析及修補措施鄭家龍陳林（安徽六方深冷股份有限公司安徽 合肥230088）每次大檢修時對化肥廠的關鍵設備尿素合成塔進行全面體檢。 對整個塔內(nèi)壁進行宏觀檢查，對內(nèi)襯板進行測厚，內(nèi)縱環(huán)焊縫、上下封頭及 A、B、C 三個物料管進行滲透探傷都會發(fā)現(xiàn)這樣和那樣的缺陷。如：上部錐形封頭龜裂紋，內(nèi)縱環(huán)焊縫有針孔、氣孔、夾雜物等，液氨、氨基甲酸管有縱向裂紋等。上部球封頭內(nèi)襯板微裂紋使用數(shù)年的尿塔，靠上半段有的表面呈黑褐色，相當粗糙，是較典型的點蝕與均勻腐蝕。 由于塔的上半部與下半部有一定的溫差，在液相帶由于物料富集，熱能不能散失，靠錐體段有明顯的結垢。上部錐形封頭襯里采用松襯的有龜裂現(xiàn)象屬于應力

2、腐蝕氫所致。塔頂上部氣相部分條件惡劣， 受高溫高壓的影響及氫的共同作用產(chǎn)生的。在應力腐蝕系統(tǒng)中，陽極反應和陰極反應通過電子的耦合導致襯里材料的氫開裂?，F(xiàn)松襯材料基本上為316Lmod（改良型）。實踐證明，316LUG耐蝕性能較差?，F(xiàn)內(nèi)襯板大多為25-22-2 高級尿素級鋼板（ 724L）。上封頭帶極堆焊無裂紋現(xiàn)象，效果好。在制造過程中，上封錐形襯里在焊接前壓頭滾圓就產(chǎn)生殘余應力。 ，封頭與襯里緊密貼合差（爆炸貼脹），焊接后存在焊接應力，投產(chǎn)使用后又受熱應力、工作應力、頻繁的開停車產(chǎn)生的交變載荷， 尤其是上封頭狀況較差 （不是帶極堆焊，松襯）跌加應力和濃縮的 CL 的共同作用產(chǎn)生的。溫度升高會明

3、顯加劇尿素、 甲銨溶液對尿素級不銹鋼在尿素合成介質(zhì)中的活化腐蝕速度， 隨著溫度的提高而明顯增大。 正常情況一般控制在 190。有資料證明溫度超過 195腐蝕明顯加快，停車保壓時間越長，腐蝕越嚴重。1襯里內(nèi)縱縫因沖刷而產(chǎn)生的腐蝕看上去好象焊縫與母材就要分離（環(huán)焊縫不明顯），這可能是物料由下向上運動中產(chǎn)生湍流而成，也是長期受腐蝕介質(zhì) H2S、CO2 產(chǎn)生的酸根離子作用的結果。據(jù)有關資料介紹，當介質(zhì)達到一定流速 （8m/s）后鈍化的腐蝕表面被沖刷掉，新金屬表面裸露， 反復作用導致沖刷腐蝕。 對于沖刷腐蝕較嚴重處不宜采用打磨，圓滑過渡來處理，必須時采用手工鎢極氬弧來補焊，焊絲為 25-22-2LMn

4、，直徑 1.6mm 為宜。光打磨不補焊，就象資源越用越少，打磨后不補焊，局部形成溝槽，底部缺氧，腐蝕加劇。打磨的砂輪片為氧化鋁砂輪片， 補焊規(guī)范參數(shù)參閱原制造工藝， 大面積補焊后進行酸洗處理。液氨管管口裂紋尿塔底部三物料管，即：二氧化碳、液氨、氨基甲酸溶液是由塔底部進入塔內(nèi)，在塔內(nèi)產(chǎn)生尿液，尿液有塔頂流出。在尿塔檢修過程中，通過滲透探傷，發(fā)現(xiàn)多臺液氨管、氨基甲酸溶液管有裂紋，大多在距管口 020 毫米區(qū)域，沿管子軸線方向向下，檢查出裂紋后，用10 倍放大鏡觀察，裂紋及開口較窄，裂紋有的比較直，有的有點彎曲，彎曲的裂紋能觀察到小的分叉，從裂紋的走向和形貌上看，符合應力裂紋特征。球封頭材質(zhì)為 19

5、Mn6。球封上帶極堆焊兩層，即：過渡層、耐蝕層，總厚度為8±0.5 毫米。液氨管管材為316L 尿素級不銹鋼，規(guī)格為102×14。生產(chǎn)過程中， 過渡層堆焊后， 與裙座一同做焊后熱處理。熱處理后再堆耐蝕層，最后在封頭上焊液氨管等接管。由于封頭厚度（95mm）遠大于液氨管壁厚， 封頭材質(zhì) 19Mn6 的線膨脹系數(shù)比管材 316L 尿素級不銹鋼小，兩者厚度差異太大，因此在焊接接管是封頭可作為剛體考慮。在焊接中受熱接管沿管徑方向膨脹，冷卻時接管沿管徑方向收縮。由于受封頭拘束作用， 因此在管中產(chǎn)生較大環(huán)向拉應力，即焊接2殘余應力，加之焊后不能再進行消除應力熱處理， 為液氨管產(chǎn)生應力腐

6、蝕提供了應力條件。 由于焊接結構接管與封頭組合焊縫焊接殘余應力最大，裂紋延伸方向與焊接殘余應力垂直， 足以說明裂紋與殘余應力緊密相關。雖然液氨不是奧氏體不銹鋼應力腐蝕敏感介質(zhì)， 但氨的滲透性強，在大多拉應力作用下， 液氨仍然會對奧氏體不銹鋼有應力腐蝕傾向。故：液氨進出口管的裂紋屬于應力腐蝕裂紋。修補方案一、用磨頭（圓柱形）清除縱向裂紋。打磨深度 20 毫米，寬度 1820毫米，形狀半個高腳酒杯狀返修打磨時應目測為主。如目測無裂紋時，采用著色探傷進行確認。確認無缺陷后，用丙酮清洗打磨處。二、補焊采用焊條電弧焊， 逐層堆焊。每堆焊一層靠管內(nèi)側應溢出，見下圖所示。堆焊后用圓柱形磨頭把內(nèi)側磨圓，堆焊端部磨平后進行著色探傷。確認無缺陷后，堆焊端部進行堆焊與原焊縫盡可能一致。再次進行著色探傷，焊后無須打磨。三、焊材 BMn310MoL ，3.25 毫米。焊接規(guī)范參數(shù)：I=8090(A)3U=24±2(V) 。BMn310MoL25-2