尿素合成塔的主要破壞形式及預防措施

1、 尿素合成塔的主要破壞形式及預防措施 尿素合成塔的爆破事故在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了多起，事故現(xiàn)場觸目驚心，給人民生命和國家財產(chǎn)造成的損失，應引起尿素生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。 一、尿素合成塔的主要破壞形式 水溶液全循環(huán)法尿素合成塔是用不銹鋼和低合金鋼制造的多層包扎式高壓容器，塔體由多個筒節(jié)與上、下封頭焊接而成。多層包扎式厚壁圓筒由內(nèi)筒、盲層與層板3部分組成，內(nèi)筒采納超低碳奧氏不銹鋼板材，在高壓狀態(tài)下要求嚴密不漏，并具有反抗介質(zhì)腐蝕的力量。層板則采納肯定的方法使之很好地貼合在內(nèi)筒上，且與內(nèi)筒形成一個整體筒節(jié)，塔體質(zhì)量的好壞往往取決于層板間的貼合程度和環(huán)焊縫裝配及焊接的質(zhì)量。多層包扎式圓筒在包扎層板時，靠鋼絲索

2、拉緊與焊接的收縮作用使各層間存在有預應力，內(nèi)層受到壓緊力，當筒體承受內(nèi)壓時，由于預應力的作用可以抵消部分拉應力，使筒壁內(nèi)應力較相同條件下的單層筒體分布勻稱，可以提高筒體的彈性承載力量。從理論上講多層包扎厚壁圓筒的壁厚應比相同條件下的單層筒體薄，但因預應力的大小與層板縱焊縫寬度、每層層板上縱焊縫數(shù)量、焊接規(guī)范、焊接材料、包扎的松緊程度等很多因素有關(guān)，在設計時尚無法定量計算。另外，多層包扎式筒體的縱焊縫沿壁厚方向是非連續(xù)的，對筒體強度的減弱也較單層筒體小。所以，在設計時仍采納單層厚壁圓筒強度計算公式進行應力計算。 尿素合成塔在使用過程中產(chǎn)生的主要破壞形式有2種，一是內(nèi)筒泄漏引起的破壞；二是筒節(jié)層板

3、和環(huán)焊縫發(fā)生應力腐蝕斷裂而引起的破壞。 1.內(nèi)筒的泄漏 尿素合成塔內(nèi)的尿素溶液（氨基甲酸銨溶液）在反應中對碳鋼有劇烈的腐蝕作用，一旦穿過不銹鋼內(nèi)筒流至碳鋼層板以后腐蝕速度會急劇增加，在較短時間就可以腐蝕擴展到穿透筒壁。 內(nèi)筒的泄漏往往由于內(nèi)筒上的點腐蝕、縫隙腐蝕、裂紋而引發(fā)，在工作條件下引起不銹鋼內(nèi)筒腐蝕的因素許多，其中尿素反應液中存在CI-是產(chǎn)生點腐蝕、縫隙腐蝕及裂紋的主要因素。 2.層板和環(huán)焊縫的應力腐蝕斷裂 應力腐蝕斷裂的特點是幾乎完全沒有金屬宏觀體積上的塑性變形，這種斷裂會造成壓力容器的災難性事故。由于應力腐蝕裂紋產(chǎn)生、擴展，始終進展至達到和超過臨界裂紋長度需要一個過程。因此，能產(chǎn)生應

4、力腐蝕裂紋的壓力容器承受到肯定拉應力作用，并不立刻發(fā)生應力腐蝕斷裂，而是在經(jīng)過一段時間以后（幾小時、幾日、幾月、甚至幾年），往往在沒有預兆的狀況下發(fā)生突然斷裂。 上述2種破壞形式中，其次種的預防難度及危害程度明顯大于第一種。 二、應力腐蝕斷裂發(fā)生的條件 1.肯定的拉應力或壓力容器金屬內(nèi)部的殘余拉應力； 2.金屬本身對應力腐蝕的敏感性； 3.能引起該金屬發(fā)生應力腐蝕的介質(zhì)。 拉應力、敏感金屬、特征腐蝕介質(zhì)是發(fā)生應力腐蝕的三個必要條件，三者缺一，應力腐蝕就不行能發(fā)生。 尿素合成塔的操作壓力19.6MPa，筒體存在制造產(chǎn)生的殘余應力和工作狀態(tài)筒壁內(nèi)外濕差產(chǎn)生的熱應力。 多層板材15MnVR鋼是屈服強度為400MPa級一般低合金高強度鋼（大多數(shù)尿素合成塔的層板都是選用15MnVR鋼），雖然有較高的強度，但塑性、韌性都較C-Mn鋼低，且有，較高的缺口敏感性和時效敏感性。 生產(chǎn)區(qū)域的工業(yè)大氣含有氨氣、檢漏蒸汽中含有的CI-、Na+、NH+3，以及氨滲透試驗殘留在盲層