尿素合成塔的主要破壞形式及預防措施

1、the best investment is to invest in yourself, because this is the only investment that you can be sure of earning without losing money.精品模板助您成功（頁眉可刪）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

2、厚壁圓筒由內(nèi)筒、盲層與層板3部分組成，內(nèi)筒采用超低碳奧氏不銹鋼板材，在高壓狀態(tài)下要求嚴密不漏，并具有抵抗介質(zhì)腐蝕的能力。層板則采用一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均勻，可以提高筒體的彈性承載能力。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

3、、焊接材料、包扎的松緊程度等許多因素有關(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，對筒體強度的削弱也較單層筒體小。所以，在設計時仍采用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）在反應中對碳鋼有強烈的腐蝕作用，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)筒腐蝕的因素很多

4、，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，一直發(fā)展至達到和超過臨界裂紋長度需要一個過程。因此，能產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的壓力容器承受到一定拉應力作用，并不馬上發(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），往往在沒有預兆的情況下發(fā)生突然斷裂。上述2種破壞形式中，第二種的預防難度及危害程度顯然大于第一種。二、應力腐蝕斷裂發(fā)生的條件1.一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

5、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，應力腐蝕就不可能發(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級普通低合金高強度鋼（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中（或其他層板貼合間隙之中）的氨。由此可見，尿素合成塔在生產(chǎn)運行過程中能

6、夠同時具備應力腐蝕斷裂發(fā)生的三個基本條件。三、應力腐蝕裂紋易產(chǎn)生的部位以往的檢驗中發(fā)現(xiàn)尿素合成塔的應力腐蝕裂紋較多的產(chǎn)生在筒節(jié)外層板和環(huán)焊縫熔合線上。究其原因，腐蝕介質(zhì)的存在是個關(guān)鍵問題。對于投入運行的尿素合成塔面言，層板的材料在制造過程中已經(jīng)選定，鋼的化學成分、組織結(jié)構(gòu)（包括晶粒大小、形態(tài)、相結(jié)構(gòu)及缺陷、加工狀態(tài)等）決定了層板對應力腐蝕斷裂的敏感性。在工作狀態(tài)下的工作應力、制造產(chǎn)生的殘余應力和筒體內(nèi)外壁溫度差而產(chǎn)生的熱應力等，也相對穩(wěn)定。只有腐蝕介質(zhì)可以隨著環(huán)境因素而發(fā)生變化。產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的必要條件之一是合適的金屬-環(huán)境組合。環(huán)境因素的特性：1.腐蝕介質(zhì)。對一種金屬（或合金）只有在特定的

7、腐蝕介質(zhì)中含有某些對發(fā)生應力腐蝕斷裂有特效作用的離子、分子時，才會發(fā)生應力腐蝕斷裂。就尿素合成塔的包扎層板而言，能因用15mnvr鋼產(chǎn)生的應力腐蝕斷裂的介質(zhì)有苛性堿溶液、氨溶液、碳酸鹽溶液、工業(yè)大氣。2.溶液的濃度。雖然有時溶液的整體濃度是很低的，但是由于局部位置上的濃縮作用，能使該處極易產(chǎn)生局部腐蝕。而一旦腐蝕坑、縫隙或裂紋形成后，該處的介質(zhì)條件可以發(fā)生明顯的變化。3.溫度范圍。工作狀態(tài)下筒體的壁溫175190。因此，設法控制或消除環(huán)境因素中的腐蝕介質(zhì)和積液應當成為防止發(fā)生應力腐蝕斷裂的著眼點。控制環(huán)境因素，預防應力腐蝕裂紋的形成尤其關(guān)鍵。四、預防措施一般事故的發(fā)生往往是在人的不安全行為和物

8、的不安全因素結(jié)合在一起時發(fā)生的。因此，尿素生產(chǎn)企業(yè)在選用符合國家標準要求、且制造質(zhì)量可靠的尿素合成塔的同時，還應當有符合企業(yè)安全生產(chǎn)所需的各項規(guī)章制度，這樣才能有效地預防事故的發(fā)生。為了預防內(nèi)筒泄漏造成的破壞，尿素合城塔在設計上采用了檢漏系統(tǒng)，每個筒節(jié)上都有檢漏管孔，進口在上，出口在下。尿素生產(chǎn)企業(yè)在運行中通常采用鍋爐蒸汽作為檢漏介質(zhì)，蒸汽壓力一般在1.3mpa左右。運用檢漏系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)險情，有效防止內(nèi)筒泄漏引發(fā)的更大破壞，所以，操作規(guī)程中要求蒸氣檢漏管道暢通無阻。同時，應當嚴格工藝操作條件，控制ci-的含量，做到不超溫、不超壓運行，避免點腐蝕、裂紋的產(chǎn)生。為了預防層板和環(huán)焊縫發(fā)生應力腐蝕

9、斷裂，應做好以下工作：（1）對尿素合成塔的工作環(huán)境因素做調(diào)查分析。了解工業(yè)大氣中所含腐蝕介質(zhì)的種類、化學反應性質(zhì)、氣候條件，以及檢漏蒸汽中所含腐蝕介質(zhì)的離子品種、濃度。從技術(shù)上進行探索，形成一個安全、可靠的控制腐蝕介質(zhì)的辦法，從而達到預防產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的目的。（2）核對檢漏管孔的實際結(jié)構(gòu)與設計圖紙是否一致。設計圖紙規(guī)定：“組焊后必須保證檢漏管孔與?8的透氣孔貫通，由制造工藝保證?！辈榭礄z漏管孔的實際結(jié)構(gòu)能否滿足技術(shù)要求。（3）當發(fā)現(xiàn)檢漏管孔結(jié)構(gòu)與設計圖紙不符時，不宜再使用氨滲透試驗方法進行內(nèi)筒檢漏。（4）對已經(jīng)發(fā)生檢漏介質(zhì)在盲層板之外的其他層板貼合間隙里流動的尿素合成塔（蒸汽檢漏時透氣孔泄漏蒸汽），應當暫時停止使用，及時進行檢驗及維護檢修。（5）對液氨泵、甲銨泵、二氧化碳壓縮機5段緩沖器上裝設的安全閥進行檢查。安全閥的開啟壓力不得大于尿素合成塔的設計壓力（21.56