尿素合成塔制造工藝

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上尿素合成塔制造工藝初 稿中國(guó)石化集團(tuán)南化公司化機(jī)廠 陳建俊專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)壓力容器制造和修理第六章 典型壓力容器制造工藝中國(guó)石化集團(tuán)南化公司化機(jī)廠 陳建俊目錄6.6 尿素合成塔制造工藝6.6.1 概述6.6.2 尿素合成塔結(jié)構(gòu)型式6.6.3 投產(chǎn)前的技術(shù)準(zhǔn)備和制造過(guò)程中的質(zhì)量控制6.6.4 制造流程圖6.6.5 材料驗(yàn)收和復(fù)驗(yàn)6.6.6 主要零部件的制造6.6.7 組合、竣工檢驗(yàn)6.6.8 油漆、包裝、運(yùn)輸6.6.9 制造記錄和出廠技術(shù)文件6.6.1概述尿素作為化學(xué)肥料，由于其含氮量高（含氮46%），施用后對(duì)土壤無(wú)副作用，深受農(nóng)業(yè)工作者的歡迎。尿素除用作化肥外，還廣泛

2、用于其他工業(yè)和經(jīng)過(guò)深加工作為牙膏、醫(yī)藥、塑料的原料，并可直接摻和在牛羊等反芻動(dòng)物的飼料中，促進(jìn)動(dòng)物長(zhǎng)膘。因此尿素工業(yè)自實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后，發(fā)展很快，尿素的生產(chǎn)也一直成為工業(yè)化國(guó)家化肥生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志，我國(guó)自二十世紀(jì)六十年代開(kāi)始生產(chǎn)尿素，目前也成為世界尿素生產(chǎn)的大國(guó)，生產(chǎn)能力居世界首位，但由于我國(guó)人口眾多，糧食需求量也是世界首位，尿素總需求量仍然滿足不了要求。由于原料原因，我國(guó)的尿素成本比國(guó)外高、缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，老裝置的改造和新建的尿素生產(chǎn)裝置采用高效生產(chǎn)流程和新型設(shè)備是今后發(fā)展的方向。尿素合成塔是尿素生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它在尿素生產(chǎn)流程中占有重要的地位。典型的尿素生產(chǎn)流程見(jiàn)圖一。可以說(shuō)尿素工業(yè)的

3、發(fā)展與尿素合成塔的設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展是緊密相連的。根據(jù)尿素合成反應(yīng)式：2NH3+CO2 NH4COONH2 NH2CONH2+H2O （氨基甲酸銨） （尿素）這些介質(zhì)的混合物在一定溫度和壓力下，會(huì)生成氰酸和氰氧銨。CO(NH2)2 NH3+HCNO NH4CNO (氰酸) （氰氧銨）氰酸和氰氧銨是一種非氧化性有機(jī)酸。氰氧離子（CNO-）對(duì)不銹鋼的氧化膜強(qiáng)烈的破壞作用，使一般的不銹鋼在尿素介質(zhì)中失去了耐蝕能力。據(jù)有關(guān)資料介紹，1Cr18Ni9Ti這種材料在尿素合成反應(yīng)條件下，年腐蝕率為3mm，而更可怕的是產(chǎn)生選擇性局部腐蝕，不等鋼材全面腐蝕變薄就在某一局部甚至某一肉眼無(wú)法看到的一點(diǎn)腐蝕穿透導(dǎo)致設(shè)

4、備泄漏而失效。尿素介質(zhì)對(duì)普通碳鋼的年腐蝕率高達(dá)2000mm，所以在尿素生產(chǎn)裝置 中與尿素介質(zhì)接觸的設(shè)備是不允許采用碳鋼的。正由于尿素反應(yīng)介質(zhì)的強(qiáng)腐蝕性，雖然1870年就提出了氨基甲酸胺脫水法合成尿素的工藝，但一直到二十世紀(jì)五十多年以后才實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。當(dāng)時(shí)曾先后采用過(guò)鋁、銀、鋁青銅作尿素合成塔的內(nèi)筒，代價(jià)昂貴，而使用壽命都不很長(zhǎng)。直到廿十世紀(jì)五十年代，荷蘭斯太米卡邦研究出在尿素合成反應(yīng)器中加入氧氣的辦法，使不銹鋼得到連續(xù)鈍化，才使尿素合成塔內(nèi)筒采用比較廉價(jià)的奧氏體CrNiMo不銹鋼。目前，尿素合成塔內(nèi)筒所用的材料越來(lái)越多，其中有316L型不銹鋼，鉻-鉬-氮雙相不銹鋼等，但目前大量使用的還是以316

5、L和25-22-2鉻鎳鉬氮型為主的奧氏體不銹鋼為主。圖一典型尿素生產(chǎn)流程隨著尿素工業(yè)裝置能力的不斷提高，尿素合成塔的結(jié)構(gòu)尺寸和結(jié)構(gòu)型式也在不斷地變化，世界上第一套尿素合成裝置的能力為6.5噸/天，反應(yīng)器的直徑是320mm，高度4m。二十世紀(jì)五十年代初期反應(yīng)器的直徑大多在800mm。到了二十世紀(jì)六十年代，反應(yīng)器的直徑已達(dá)到1000mm1300mm，高度24m。生產(chǎn)能力達(dá)到250噸/天。這之前的尿素合成塔結(jié)構(gòu)多為雙套筒式，容器的有效反應(yīng)空間較小。之后發(fā)展了襯里結(jié)構(gòu)，大大提高了高壓容器的有效利用率。與此同時(shí)，尿素生產(chǎn)流程也大大改進(jìn)，采用了全循環(huán)流程。未反應(yīng)完的原料通過(guò)適當(dāng)處理又返回合成塔進(jìn)行反應(yīng)，大

6、大降低了生產(chǎn)成本，從而使尿素生產(chǎn)的發(fā)展在理論上不受限制。隨著合成氨工業(yè)的大型化，尿素工業(yè)裝置也沿著大型化發(fā)展。目前，我國(guó)生產(chǎn)的尿素合成塔的最大直徑已達(dá)2800mm，高度36000mm，容積達(dá)200m3，生產(chǎn)能力達(dá)到1740噸/天。我國(guó)從一九六五年開(kāi)始制造尿素合成塔，起初為雙套筒的結(jié)構(gòu)，一九六八年開(kāi)始制造800mm內(nèi)襯Cr-Mn-Ni(A4)雙相不銹鋼小型尿素合成塔，生產(chǎn)能力為80噸/天。一九七年以后全國(guó)建有33個(gè)這樣規(guī)模的尿素工廠，全部由國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造。一九七五年以后，從國(guó)外開(kāi)始引進(jìn)13套年產(chǎn)4852萬(wàn)噸的大型尿素生產(chǎn)裝置，尿素合成塔的內(nèi)徑為2100mm2800mm不等，從一九八三年開(kāi)始，

7、我國(guó)也開(kāi)始自行設(shè)計(jì)和制造大型尿素合成塔，并對(duì)原有的中小型尿素合成塔進(jìn)行改造，目前我國(guó)制造的尿素合成塔規(guī)格十分繁多，有800mm、1000mm、1200mm、1250mm、1400mm、1500mm、 1600mm、1800mm、2100mm、2200mm、2650mm2800mm等，適用于年產(chǎn)4萬(wàn)噸、8萬(wàn)噸、11萬(wàn)噸、12萬(wàn)噸、16萬(wàn)噸、21萬(wàn)噸和52萬(wàn)噸的尿素生產(chǎn)裝置，尿素合成塔的操作壓力根據(jù)不同的工藝也不盡相同，主要有21Mpa和16Mpa兩種系列，操作溫度均小于200。尿素的轉(zhuǎn)化率與在反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間有關(guān)，停留的時(shí)間過(guò)短，轉(zhuǎn)化率就低，停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則反應(yīng)器的利用率就會(huì)降低，生產(chǎn)強(qiáng)度下

8、降。尿素在塔內(nèi)的停留時(shí)間與尿素塔的長(zhǎng)徑比有關(guān)。一般設(shè)計(jì)要求尿素塔的長(zhǎng)徑比11，則生產(chǎn)能力 與尿素塔的容器成正比。 可以約略按810噸/米3，日估算尿素合成塔的生產(chǎn)能力。所以目前的年產(chǎn)52萬(wàn)噸尿素裝置的合成塔凈容積為200米3。尿素合成塔最原始的設(shè)計(jì)是又細(xì)又長(zhǎng)的，除底部有一混合物料用的混合器外，整個(gè)塔是一個(gè)內(nèi)空的圓筒，象煙窗式的。物料（CO2、液氨和氨基甲酸銨）從底部進(jìn)入，從塔頂引出管流出，呈活塞流狀態(tài)。隨著生產(chǎn)能力的增加，反應(yīng)器的容積要求越來(lái)越大，無(wú)限增加長(zhǎng)度實(shí)際上已不可能。因此勢(shì)必從增加直徑找出路。直徑增大以后，活塞流被破壞，發(fā)生物料反混現(xiàn)象，即已合成的尿素部分下降，未反應(yīng)的CO2等迅速上升

9、并通過(guò)上部溢流管溢出，大大降低了尿素的轉(zhuǎn)化率。為了克服這種毛病，在塔內(nèi)增加了螺旋板混合器或多孔擋板，使物料的反應(yīng)效果大大改善。目前設(shè)計(jì)上采用的有螺旋板混合器只加25塊多孔篩板的，也有28塊開(kāi)孔率不等的多孔篩板的。一般認(rèn)為設(shè)置兩塊篩板，效果就很明顯了，增加到8塊以上作用就很小了。本文所敘述的尿素合成塔制造工藝吸收了國(guó)內(nèi)外尿素合成塔設(shè)計(jì)制造的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并有自己的特點(diǎn)。由于尿素合成塔的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)形式與化工工藝過(guò)程密切相關(guān)，因此不同的尿素生產(chǎn)工藝，對(duì)尿素合成塔的結(jié)構(gòu)尺寸和結(jié)構(gòu)形式也略有不同。但總體上是不會(huì)有太大的區(qū)別。正由于尿素合成塔是一種典型的耐壓、耐較高溫度和耐強(qiáng)烈腐蝕的反應(yīng)器，制造質(zhì)量的優(yōu)劣直接

10、影響到正常運(yùn)行，甚至影響到整個(gè)尿素生產(chǎn)裝置的安全可靠性。為此對(duì)其制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，制造廠必須嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、選材、制造和驗(yàn)收，制造竣工后進(jìn)行認(rèn)真的質(zhì)量評(píng)議，得到行業(yè)專(zhuān)家的認(rèn)可后才能出廠交付使用。制造尿素合成塔除按壓力容器制造有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外還必須熟悉并掌握以下一些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：1） 尿素合成塔技術(shù)條件 GB98422） 尿素高壓設(shè)備制造檢驗(yàn)方法 尿素級(jí)超低碳奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向性實(shí)驗(yàn)的試樣制取 HG/T31723） 尿素高壓設(shè)備制造檢驗(yàn)方法 尿素級(jí)超低碳奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向性實(shí)驗(yàn) HG/T31734） 尿素高壓設(shè)備制造檢驗(yàn)方法 尿素級(jí)超低碳奧氏體不銹鋼的選擇性

11、腐蝕檢查和金相檢查 HG/T31745） 尿素高壓設(shè)備制造檢驗(yàn)方法 不銹鋼帶極自動(dòng)堆焊層超聲波檢驗(yàn) HG/T31756） 尿素高壓設(shè)備制造檢驗(yàn)方法 尿素合成塔氨滲漏試驗(yàn)方法 HG/T31767） 尿素高壓設(shè)備堆焊工藝評(píng)定和焊工技能評(píng)定 HG/T31798） 尿素高壓設(shè)備襯里板及內(nèi)件的焊接工藝評(píng)定和焊工技能評(píng)定 HG/T3180除此以外，如果工程公司或用戶另有要求的話，還應(yīng)包括工程公司的工程標(biāo)準(zhǔn)和用戶提交的書(shū)面附加要求，這些要求一般都在設(shè)備采購(gòu)說(shuō)明書(shū)附件中列出并作為合同的附件，是制造單位和檢驗(yàn)、監(jiān)檢部門(mén)必須遵循的文件，在制造和驗(yàn)收過(guò)程中都必須嚴(yán)格執(zhí)行。6.6.2. 尿素合成塔結(jié)構(gòu)型式與制造工藝分

12、析尿素合成塔的結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)要求和制造工藝方法有密切關(guān)系，既要滿足工藝流程、生產(chǎn)能力的要求，又要適應(yīng)承擔(dān)制造的制造廠本身制造工藝方法的要求。在工程建設(shè)中往往是由工程公司或用戶提出設(shè)計(jì)條件（數(shù)據(jù)表或條件圖）與制造單位簽訂合同后由制造單位自已進(jìn)行尿素合成塔結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的施工圖由工程公司或用戶審查確認(rèn)后即可投料制造。因此，具體的尿素合成塔結(jié)構(gòu)型式往往是由制造廠決定的。尿素合成簡(jiǎn)圖八所示，主要由高壓筒體、上下封頭，底部封頭物料接管與封頭的連接、人孔密封結(jié)構(gòu)、檢漏系統(tǒng)、內(nèi)件等組成?，F(xiàn)對(duì)這些主要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要介紹如下：6.6.2.1 高壓筒體結(jié)構(gòu)型式的選擇尿素合成塔的高壓筒體是提供尿素生成必要的空間，是

13、該設(shè)備的主體。它承受著高壓、高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的作用。由工藝條件確定筒體內(nèi)徑和容積，扣去上下封頭的內(nèi)容積，即可決定筒體的凈長(zhǎng)度。筒體的長(zhǎng)度在整個(gè)尿素合成塔的造價(jià)中占有重要的份量。對(duì)于大型尿素生產(chǎn)裝置，尿素合成塔的直徑、長(zhǎng)度和重量成為運(yùn)輸安裝的主要難道。我國(guó)在這方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，制造、運(yùn)輸和安裝技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。尿素合成塔筒體由碳鋼外層和不銹鋼內(nèi)層組成。其組合型式可以是多種多樣的，主要有以下幾種類(lèi)型：1）單層外殼，松襯不銹鋼襯里層。2）單層外殼、爆炸襯里不銹鋼層。3）熱套多層殼體，熱套內(nèi)層不銹鋼襯里層或松襯不銹鋼襯里層4）多層包扎焊接殼體，松襯不銹鋼內(nèi)層。5）以不銹鋼作為內(nèi)筒外層直接

14、包扎焊接炭鋼多層層板。等等。但經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和比較，目前用的最多的，最可靠的結(jié)構(gòu)型式是以不銹鋼作為內(nèi)筒外層直接包扎焊接碳鋼多層層板及內(nèi)筒熱套不銹鋼襯里后再進(jìn)行多層包扎焊接的筒體結(jié)構(gòu)。以不銹鋼襯里作為內(nèi)筒的多層包扎焊接式筒體的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡(jiǎn)單、襯里層與外殼碳鋼層的貼緊度高、在操作壓力下不銹鋼內(nèi)筒由多層包扎產(chǎn)生的壓應(yīng)力與內(nèi)壓引起的拉應(yīng)力相互抵消，使內(nèi)筒應(yīng)力大大降低，甚至為壓應(yīng)力，降低了產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的可能性。而這一特點(diǎn)在松襯內(nèi)筒的尿素合成塔中是無(wú)法得到的。其次，內(nèi)筒的不銹鋼襯里縱焊縫可以在塔外制作，并進(jìn)行X光射線探傷和內(nèi)外側(cè)著色探傷，有缺陷時(shí)返修方便且徹底，可充分保證主焊縫的質(zhì)量。這是確保尿素合成

15、塔避免過(guò)早腐蝕泄漏的有力措施。為了保證不銹鋼襯里層外壁在焊接外層碳鋼時(shí)免受污染和產(chǎn)生低碳馬氏體，位于不銹鋼和層板之間設(shè)置一層過(guò)渡層（通常叫盲板），如圖二所示。盲層板的縱焊縫不全焊透，只間斷焊，且根部有一窄墊板，使焊縫可與內(nèi)筒隔離。焊道表面不高于盲板外園，以便作為將來(lái)的檢漏通道。在盲層板的內(nèi)壁也開(kāi)出縱橫交錯(cuò)的溝槽，作為檢漏通道。在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，襯里層及盲層板均不計(jì)入受力厚度，實(shí)際上這也是增加了安全裕度。圖二 多層包扎結(jié)構(gòu)筒體示意圖6.6.2.2. 上、下封頭的結(jié)構(gòu)尿素合成塔上下封頭可以采用整體鍛件加工而成，也可以采用厚板沖壓成形。從節(jié)約材料和改善受力狀況考慮，與其他高壓容器一樣，絕大多數(shù)采用半球形

16、封頭、球曲或半橢圓形封頭。從受力觀點(diǎn)看，半球形封頭最好，球曲其次，橢圓形封頭在高壓容器中較少使用。半球形封頭或球曲封頭的成形工藝，根據(jù)各制造廠工藝工裝設(shè)備條件不同而不同。有分瓣沖壓成形后拼接成半球，也有單層板拼焊后整體沖壓成半球。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，目前世界上能軋制的專(zhuān)用球封頭鋼板幅度達(dá)到5300×5300，如果能解決運(yùn)輸問(wèn)題且水壓機(jī)開(kāi)檔允許的話，為此可省卻了拼焊的必須經(jīng)歷的下料、拼接焊縫坡口加工、焊接、無(wú)損探傷、熱處理等一系列繁復(fù)工序，大大降低加工成本和加工周期。除此以外，多層球封頭已在石油化工壓力容器制造中得到推廣使用，它的優(yōu)點(diǎn)是如同多層高壓容器筒體一樣，采用薄板重疊后沖壓成形，

17、或采用逐層沖壓成形后疊合焊接包扎至所需厚度的方法成為多層球封頭。如采用逐層重復(fù)沖壓成形工藝，則可大大減少厚板沖壓所需的大噸位水壓機(jī)。同時(shí)，薄板的質(zhì)量比厚板優(yōu)良，所有焊縫可以互相錯(cuò)開(kāi)，不用消除應(yīng)力熱處理，雖較費(fèi)工，但總的成本相當(dāng)，而且安全可靠性可以大大提高。是今后發(fā)展的方向之一。我國(guó)在1976年就制成過(guò)1400mm內(nèi)徑的高壓乙烯球形貯罐，操作壓力20Mpa，采用2層鋼板疊合沖壓成形的，在國(guó)內(nèi)某化工廠使用至今未發(fā)生任何問(wèn)題。單層厚板制造的球封頭，若采用分瓣沖壓成形后組焊的工藝，優(yōu)點(diǎn)是沖壓力小，減薄量少，一般不可能有廢品。但拼裝的工作量大，焊后可能產(chǎn)生的變形，影響了球封頭內(nèi)外表面的圓球度，需要機(jī)械加

18、工，否則不利于內(nèi)表面的不銹鋼襯里（帶極堆焊或爆炸襯里、機(jī)械襯里），所以一般采用整體沖壓成形，本廠不具備整體沖壓能力的，可以外協(xié)解決。6.6.2.3. 底部封頭物料接管與封頭連接結(jié)構(gòu)。圖三 底部封頭與接管的銷(xiāo)母聯(lián)接尿素合成塔進(jìn)出口物料接管與殼體或封頭的連接結(jié)構(gòu)對(duì)尿素塔的安全可靠運(yùn)行有很大的關(guān)系。在我國(guó)11萬(wàn)噸/年尿素合成塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，曾采用過(guò)如圖三所示的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是物料管在開(kāi)停車(chē)時(shí)熱脹冷縮的影響，銷(xiāo)緊螺母會(huì)松動(dòng)，使接管與襯里的連接焊縫受到較大的機(jī)械應(yīng)力。運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋，造成腐蝕介質(zhì)的泄漏。采用圖四的“插入加強(qiáng)焊接式結(jié)構(gòu)”，接管與殼體或球封頭只有一處固定，其余可以自由伸

19、長(zhǎng)，溫度波動(dòng)引起的應(yīng)力變化不大。這種結(jié)構(gòu)要求焊縫應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。焊接工作量稍大且要求較高，坡口加工較困難，但其可靠性高。故已被大量采用，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際運(yùn)行，效果良好。由于這種結(jié)構(gòu)的連接焊縫是奧氏體不銹鋼接管與鐵素體殼體之間的異種鋼焊接，所以在焊接工藝和焊接材料上要正確選擇。焊縫的有效深度一般要求1.25t，t為按管壁厚。圖四 底部封頭物料按管連接結(jié)構(gòu)6.6.2.4. 人孔密封結(jié)構(gòu)和密封墊片尿素合成塔的人孔密封結(jié)構(gòu)部分雖非浸沒(méi)于尿素熔融液中，但因其保溫效果不好，往往有冷凝液滯留，加上密封墊與密封座合面之間的微小間隙，缺氧現(xiàn)象嚴(yán)重，得不到連續(xù)鈍化作用，容易遭到腐蝕。有些老式的尿素合成塔密封面設(shè)計(jì)不

20、合理、墊片材料選用不當(dāng)，經(jīng)常發(fā)生腐蝕而泄漏。密封面一旦發(fā)生腐蝕，現(xiàn)場(chǎng)修理必須采用專(zhuān)門(mén)工具，十分麻煩。圖五 堆焊密封結(jié)構(gòu)密封結(jié)構(gòu)的可靠性主要與密封座材料的耐蝕性和墊片結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。密封座合面的構(gòu)造一般有兩種。一種是堆焊結(jié)構(gòu)，是在人孔鍛件上和人孔蓋的鍛件上粗加工一塊區(qū)域，采用帶極堆焊或手工堆焊的方法堆出密封座，然后再經(jīng)精加工為密封面，如圖五所示。另一種是鑲環(huán)結(jié)構(gòu)，是在粗加工的槽上鑲上一環(huán)狀不銹鋼板或鍛件，如圖六所示。從實(shí)際制造和使用效果來(lái)看，鑲環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)越性較多。這主要是因?yàn)槎押附Y(jié)構(gòu)的堆焊焊肉容易出現(xiàn)微小缺陷，加工后的密封面易有氣扎、夾渣出現(xiàn)。對(duì)密封和耐腐蝕均不利。堆焊金屬最外表面層耐蝕性能最好，一

21、旦出現(xiàn)泄漏后，要重復(fù)加工修整密封面，新的密封面耐蝕性就會(huì)進(jìn)一步下降了。鑲環(huán)一般是用整圈鍛件或整圈鋼板加工出來(lái)的。鍛件和鋼板均經(jīng)過(guò)固溶處理、表里的耐腐蝕性基本一致，可以重復(fù)加工而不降低其耐蝕性能。圖六 鑲環(huán)密封結(jié)構(gòu)圖七 齒形密封墊尿素合成塔的人孔一般在500800mm之間，操作壓力為1522Mpa。為了盡量縮小密封結(jié)構(gòu)尺寸，降低造價(jià)，密封元件一般都采用平墊，很少采用雙錐或其它自緊式密封元件。過(guò)去，密封墊曾采用鋁墊（L1）或不銹鋼（316L）皮包復(fù)石棉墊，但效果均不太理想。特別是鋁平墊，雖然比壓較低，但耐尿素甲銨介質(zhì)的腐蝕性能較差，尤其是密封壓緊力不均勻的情況下，極易發(fā)生腐蝕而導(dǎo)致泄漏。不銹鋼包復(fù)

22、墊可以采用耐尿素介質(zhì)的316L或25-22-2型不銹鋼皮制作，密封比壓也較低，耐用蝕性能良好，可是制作工藝復(fù)雜，容易損壞，所以難以在尿素高壓設(shè)備上推廣使用。不銹鋼齒形墊兩面覆蓋0.5mm厚的低氯石棉板的密封墊，已在尿素合成塔等高壓設(shè)備上得到滿意的應(yīng)用。這種墊片是用厚度為4mm的耐尿素介質(zhì)的不銹鋼板，上下兩面車(chē)出同心圓形齒槽面成的。見(jiàn)圖七。使用這種密封墊時(shí)兩側(cè)覆蓋0.50.7mm的石棉墊。石棉墊要求氯離子的含量越低越好。因?yàn)槁入x子會(huì)造成奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。一般要求Cl-100ppm。這種密封墊實(shí)際上與密封座面的接觸是齒形尖端，這些同心圓的齒峰把整個(gè)密封面分割成78道環(huán)形腔，而很薄的石棉墊則填

23、入此環(huán)形腔中，增加了液體泄漏的阻力，提高了密封的可靠性，這種密封墊的制造和檢修都很方便。在檢修時(shí)只要更換兩側(cè)的石棉墊，齒形墊可以重復(fù)使用多次。齒形墊可以采用與襯里材料同樣的板材制作。因此制造尿素合成塔的廠家均有能力自行加工制造。6.6.2.5. 檢漏系統(tǒng)尿素合成塔采用不銹鋼襯里結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了塔內(nèi)流程，增加了高壓容器有效空間，克服了老式套筒塔的缺點(diǎn)。但是，尿素合成塔在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)發(fā)生因焊縫或母材發(fā)生泄漏而又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，后果不堪設(shè)想。如前所述，碳素鋼材料對(duì)尿素介質(zhì)是不堪一擊的，碳鋼層受到腐蝕，修補(bǔ)也十分困難，如不修補(bǔ)，則埋下安全隱患，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。所以尿素合成塔襯里不可能做到絕對(duì)保險(xiǎn)

24、，那就要設(shè)計(jì)一套檢漏警報(bào)系統(tǒng)，方可保證萬(wàn)無(wú)一失。檢漏系統(tǒng)包括襯里外壁的檢漏網(wǎng)絡(luò)槽通道、泄漏液引出孔道等。機(jī)械松襯和熱套式的襯里檢漏槽是開(kāi)在高壓容器殼體的內(nèi)表面上，襯里焊縫采用墊板結(jié)構(gòu)，如圖八所示。此檢漏槽破壞了高壓筒休內(nèi)壁的完整性，使高壓殼體的受力情況圖八 尿素合成塔檢漏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之一不好，而且檢漏槽的加工也比較困難。蓋板式襯里可以克服這個(gè)缺點(diǎn)，如圖九所示。但蓋板式襯里焊縫為角焊縫，焊接質(zhì)量不易保證，受力情況也不好。所以也不是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)。以不銹鋼襯里層為內(nèi)筒的多層包扎焊接式筒體，其檢漏槽開(kāi)在盲層板的內(nèi)壁。由于盲層板不作為強(qiáng)度計(jì)算厚度，不影響外殼的安全使用，檢漏槽可以在盲層板包扎之前加工出，制

25、作上比較方便。盲層板上開(kāi)槽應(yīng)盡量靠近襯里焊縫的周?chē)锌v向槽，也有橫向槽，以便泄漏物盡快通過(guò)檢漏槽逸出。圖九 尿素合成塔檢漏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之二檢漏孔一般指殼體壁上的檢漏孔，泄漏介質(zhì)由襯里層外壁的檢漏槽匯于此導(dǎo)出體外，進(jìn)入檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。檢漏孔的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，如圖十a(chǎn))、b)、c)等等，各有千秋。除此之外，還有些結(jié)構(gòu)已申請(qǐng)專(zhuān)利，有些為各專(zhuān)業(yè)廠的專(zhuān)有技術(shù)，不便公開(kāi)。圖中a)型結(jié)構(gòu)適用松襯襯里和熱套襯里的尿素合成塔；b)、c)型結(jié)構(gòu)適用于不銹鋼為內(nèi)筒的多層包扎結(jié)構(gòu)；其中b)型結(jié)構(gòu)檢漏管與殼體的角焊縫容易焊接和檢驗(yàn)，但必須將襯里內(nèi)筒占通后再補(bǔ)焊，破壞了襯里內(nèi)筒的完整性，增加了腐蝕泄漏的機(jī)會(huì)。C)型結(jié)構(gòu)對(duì)襯

26、里有利，確保了襯里材料的完整性。但堆焊比較困難，焊接質(zhì)量不容易保證。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，尿素合成塔襯里損壞泄漏出來(lái)的介質(zhì)，在壓力降低后立即分解為碳酸氫銨和氨等物質(zhì)，其中氨氣是最易檢測(cè)到的，通常采用酚酞溶液或試紙于檢漏管末端檢測(cè)即可發(fā)現(xiàn)，而無(wú)需采用蒸汽掃描檢漏法。從國(guó)外引進(jìn)的大型尿素合成塔和國(guó)內(nèi)制造的52萬(wàn)噸/年尿素合成塔均采用C型結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有采用蒸汽吹掃的方法檢漏，這樣的話，檢漏孔中的堆焊質(zhì)量要求就可降低一些，能節(jié)約成本。這一點(diǎn)在國(guó)內(nèi)中小型尿素塔設(shè)計(jì)中還未得到認(rèn)可。圖十 尿素塔檢漏孔結(jié)構(gòu) a圖十 尿素塔檢漏孔結(jié)構(gòu) b圖十 尿素塔檢漏孔結(jié)構(gòu) c6.6.3. 投產(chǎn)制造前的技術(shù)準(zhǔn)備和制造過(guò)程中的質(zhì)量控制尿

27、素合成塔是所有高壓容器制造技術(shù)要求最高的一種。為了保證設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，現(xiàn)在世界上有影響的壓力容器規(guī)范都規(guī)定了設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中質(zhì)量保證體系及嚴(yán)格的質(zhì)控程序。首先，根據(jù)用戶提供的工藝條件和安裝要求，進(jìn)行機(jī)械施工圖設(shè)計(jì)，然后交給用戶咨詢機(jī)構(gòu)審查認(rèn)可，再交第三方監(jiān)督機(jī)構(gòu)審查認(rèn)可，如有個(gè)別修改意見(jiàn)，制造廠還必須認(rèn)真進(jìn)行修改或做出滿意的解釋?zhuān)詈蟛拍茏鳛檎降氖┕D進(jìn)行制造。其次，在結(jié)構(gòu)上比較重要的焊接部位，在投產(chǎn)之前做好工藝評(píng)定試驗(yàn)。某些工藝評(píng)定要第三方監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的代表或用戶技術(shù)咨詢機(jī)構(gòu)代表（專(zhuān)家）在場(chǎng)下進(jìn)行，其結(jié)果必須得到他們的簽字認(rèn)可。以00Cr17Ni14Mo2耐尿素腐蝕的奧氏體不銹鋼襯里為例子

28、的多層包扎式尿素合成塔，在制造之前要完成下列一些焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。參見(jiàn)圖八。圖八 尿素合成塔焊接結(jié)點(diǎn)示意圖1）J1，襯里內(nèi)筒00Cr17Ni14Mo2改良型，對(duì)接焊縫手工焊工藝評(píng)定。焊條BM310Mo-L，(00Cr25Ni22Mo2型)。2）J24層板縱焊縫手工焊和埋弧自動(dòng)焊工藝評(píng)定。焊條、焊絲和焊劑應(yīng)與層板相匹配。3）J56多層筒節(jié)與多層筒節(jié)的焊接工藝評(píng)定包括鎢極氬弧打底、手工焊+埋弧自動(dòng)焊+手工焊不銹鋼襯里焊道。4）J7，球封頭拼焊，手工焊+埋弧自動(dòng)焊。5）J8a/b，球封頭內(nèi)壁帶極堆焊加手工堆焊，分為過(guò)渡層和耐腐蝕層。6）J9，上封頭與人孔法蘭的焊接，如19Mn6+20MnMo，手工焊

29、+自動(dòng)埋弧焊。7）J10，多層筒節(jié)與球封頭的環(huán)焊縫焊接。8）J14，人孔頂蓋與物料管的焊接如20MnMo+00Cr17Ni14Mo2N改良型。手工焊。9）J15，球形封頭與物料管的焊接，如19Mn6+00Cr17Ni14Mo2N改良型。手工焊。10）J30，檢漏孔的焊接，手工焊。為了嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，參加主要零部件焊接的焊工和焊接操作工，如襯里焊縫、帶極堆焊和手工堆焊、外殼層板的自動(dòng)焊和筒體環(huán)焊縫的焊接、球封頭拼接焊縫的焊接等，都必須按以上評(píng)定合格的焊接工藝進(jìn)行培訓(xùn)和考試，考試合格后方可上崗操作。這些考試也必須有用戶咨詢機(jī)構(gòu)代表和第三方監(jiān)督檢驗(yàn)代表在場(chǎng)的情況下進(jìn)行，考試結(jié)果必須得到他們的簽字認(rèn)

30、可。在制造過(guò)程中，還規(guī)定了第三方監(jiān)督檢驗(yàn)代表及用戶駐廠檢驗(yàn)代表監(jiān)督檢查控制工序，一般分為“W”（Witness）目擊，“H”（Hold）停止和“V”（View）檢查，三個(gè)程度不同的質(zhì)量控制點(diǎn)。在W點(diǎn)，第三方或用戶駐廠代表要到現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證該工序的進(jìn)行，如果因故無(wú)法到現(xiàn)場(chǎng)可以事先書(shū)面申明放棄，該工序完工后可以轉(zhuǎn)入下道工序，在完工后的記錄文件上簽字認(rèn)可。在“H”點(diǎn)，第三方或用戶駐廠代表必須在執(zhí)行該工序時(shí)到場(chǎng)監(jiān)檢，未經(jīng)認(rèn)可，不得轉(zhuǎn)入下道工序。在特殊情況未能到場(chǎng)，可以委托廠方檢驗(yàn)人員代辦，但在完工后的檢驗(yàn)記錄仍應(yīng)經(jīng)其簽字認(rèn)可，如發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)作出完滿解釋或提供證據(jù)證明質(zhì)量是符合規(guī)定要求，否則必須返

31、工。在“V”點(diǎn)是對(duì)有關(guān)文件和記錄進(jìn)行審查，有疑問(wèn)時(shí)應(yīng)由制造方進(jìn)行解釋或作出補(bǔ)充證據(jù)。所有質(zhì)量證明文件都必須經(jīng)廠方檢驗(yàn)人員簽名和注明日期并編上工作令號(hào)和零件號(hào)、制造廠產(chǎn)品序列號(hào)。經(jīng)過(guò)第三方和用戶代表監(jiān)檢的工序檢查記錄還應(yīng)由他們簽章及注明日期。制造廠可以編制檢驗(yàn)計(jì)劃表（Check list）或和制造流程圖（PROCESS FLOW CHART）提供給第三方監(jiān)檢機(jī)構(gòu)或用戶代表，作為他們進(jìn)行施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)檢的依據(jù)。制造廠自己編制的工藝過(guò)程卡也應(yīng)標(biāo)明檢驗(yàn)工序，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及工序完工后工作者、檢驗(yàn)員的簽字欄，作為廠方制造過(guò)程中質(zhì)量控制用。6.6.4. 制造流程（典型的2.8m尿素合成塔流程圖見(jiàn)附件）典型的

32、尿素合成塔制造主流程如下：襯里內(nèi)筒材料復(fù)驗(yàn)下料卷園（DT）縱橫坡口加工（DT）焊接（帶試板）校圓FT、PT、RT焊接試板腐蝕試驗(yàn)（五個(gè)周期）及選擇性腐蝕檢查裝配內(nèi)襯胎裝配包扎盲層板焊接（不滿焊）包扎焊接層板第一層MT、HT繼續(xù)包扎焊接層板逐層檢查包扎貼緊度鉆警報(bào)氣最后一層縱縫不銑磨平要作MT、HT加工環(huán)縫坡口（DT）鉆鏜檢漏孔（DT）環(huán)縫坡口封焊PT筒節(jié)與筒節(jié)組對(duì)焊接FT、PT、RT、HT筒體與（封頭組件）上下封頭部件組對(duì)焊接（DT）FT、PT、RT、HT組對(duì)內(nèi)件FT、PT焊檢漏管氧密總檢氨滲漏試驗(yàn)（內(nèi)控）裝配管口密封緊固件充水進(jìn)行水壓試驗(yàn)進(jìn)行外壁應(yīng)變測(cè)量（如果有要求的話）放水清洗內(nèi)壁氨滲漏試

33、驗(yàn)（驗(yàn)收依據(jù)）最終檢驗(yàn)清理、打磨（需要的話）PT、MT（外壁）油漆裝運(yùn)發(fā)送。注：DT-尺寸檢驗(yàn) PT-液體滲透檢測(cè) RT-射線探傷檢測(cè) FT-鐵素體檢測(cè) MT-磁粉檢測(cè) 6.6.5. 材料驗(yàn)收和復(fù)驗(yàn)?zāi)蛩睾铣伤牟牧戏譃閮纱箢?lèi)。一類(lèi)為碳鋼，主要是用于承受內(nèi)壓及載荷的受力元件如外殼、封頭、頂蓋、吊耳及緊固件等，另一類(lèi)主要是用于抗尿素介質(zhì)腐蝕作用為主的不銹鋼，如襯里板、堆焊材料、內(nèi)件以及物料接管等，其中物料接管也要承受內(nèi)壓和管線載荷。尿素合成塔碳鋼類(lèi)承壓件的采購(gòu)和驗(yàn)收按現(xiàn)行的壓力容器規(guī)范如GB150、ASMEII以及有關(guān)政府法規(guī)如國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行采購(gòu)和驗(yàn)收、復(fù)驗(yàn)

34、即可。而耐尿素腐蝕的材料必須按專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如GB9842尿素合成塔技術(shù)條件、用戶提供的工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采購(gòu)和驗(yàn)收及復(fù)驗(yàn)。這類(lèi)材料采購(gòu)之前應(yīng)編制詳細(xì)的材料采購(gòu)說(shuō)明書(shū)，提出采購(gòu)的材料品種、規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量證明書(shū)的類(lèi)別、供貨狀態(tài)等等要求。材料到廠后即按采購(gòu)說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行百分之百或抽查復(fù)驗(yàn)，如復(fù)驗(yàn)不符合采購(gòu)說(shuō)明書(shū)的要求，可以要求供方一起復(fù)驗(yàn)，或請(qǐng)第三方仲裁復(fù)驗(yàn)。不銹鋼材料到廠后至少應(yīng)作下列內(nèi)容的復(fù)驗(yàn)。1）板材、管材、棒材及鍛件等原材料a) 按爐批號(hào)復(fù)驗(yàn)化學(xué)成份；b) 逐件測(cè)定鐵素體含量；c) 同一熔煉爐號(hào)、同一規(guī)格、同一熱處理號(hào)的原材料，應(yīng)按下列規(guī)定抽樣進(jìn)行晶間腐蝕傾向性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法按HG/T3

35、173或工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。當(dāng)總數(shù)超過(guò)5件時(shí)，每5件取1個(gè)試樣，剩余不足5件取1件試樣；當(dāng)總數(shù)為5件時(shí)，取2個(gè)試樣；當(dāng)總數(shù)不足5件時(shí)，取1個(gè)試樣。在取2個(gè)以上試樣時(shí)，不得取自同一件原材料。試樣的制取應(yīng)符合HG/T3172或工程標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。d) 經(jīng)晶間腐蝕傾向性試驗(yàn)后的試件應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行選擇性腐蝕檢查及金相檢查，試驗(yàn)方法按HG/T3174或工程標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。e) 應(yīng)逐張檢查襯里板的尺寸、外形（平面度按GB4237 I 組板要求）及表面質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)表面有深度劃痕、過(guò)酸洗麻點(diǎn)等應(yīng)打磨后進(jìn)行超聲波測(cè)厚，厚度小于設(shè)計(jì)值應(yīng)拒絕驗(yàn)收，或經(jīng)用戶評(píng)審認(rèn)可后方可使用。f) 外徑大于12mm的不銹鋼高壓無(wú)縫管應(yīng)逐根進(jìn)行超聲

36、波探傷，并應(yīng)符合JB4730的規(guī)定。2）焊接材料應(yīng)按爐（批）號(hào)復(fù)驗(yàn)焊條、焊絲、焊帶及焊劑等焊接材料的熔敷金屬的化學(xué)成份、鐵素體含量、晶間腐蝕傾向試驗(yàn)、選擇性腐蝕檢查及金相檢查。按照國(guó)際先進(jìn)國(guó)家規(guī)范的要求，內(nèi)筒材料的檢驗(yàn)證書(shū)型式應(yīng)符合DIN5004 3.1C類(lèi)的要求即這種材料除了供應(yīng)廠出具檢驗(yàn)報(bào)告和合格證書(shū)外，還必須由用戶（設(shè)備制造廠）或最終用戶委托的第三方監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的代表進(jìn)行復(fù)查或到鋼廠監(jiān)督檢驗(yàn)。如果沒(méi)有這樣做，那么材料發(fā)到制造廠后，制造廠必須按采購(gòu)說(shuō)明書(shū)的規(guī)定重新抽驗(yàn)。抽驗(yàn)的內(nèi)容主要是化學(xué)成份、鐵素體含量測(cè)定、晶間腐蝕傾向試驗(yàn)和選擇性腐蝕深度檢查以及板面質(zhì)量、規(guī)格尺寸等。在進(jìn)行鐵素體測(cè)定時(shí)

37、，由于不同型號(hào)的鐵素體儀其測(cè)定值相差較大，因此要用經(jīng)第三方監(jiān)檢機(jī)構(gòu)認(rèn)可的鐵素體儀進(jìn)行檢測(cè)。原材料的質(zhì)量證書(shū)和復(fù)驗(yàn)報(bào)告都應(yīng)經(jīng)第三方監(jiān)檢機(jī)構(gòu)代表審查簽字認(rèn)可。6.6.6. 主要零部件的制造筒體的制造如前所述，筒體是整個(gè)尿素合成塔的主要部分。筒體由許多筒節(jié)組焊成，就拿2.8m×36m尿素合成塔（多層包扎式）為例，筒體共分11節(jié)，其中10節(jié)長(zhǎng)2980mm，1個(gè)筒節(jié)1800mm，總長(zhǎng)度31600mm。每一個(gè)筒節(jié)都是由外層層板、盲層和襯里內(nèi)筒組成，它們的制造工藝過(guò)程簡(jiǎn)要敘述如下：1）內(nèi)筒內(nèi)筒的制造工藝過(guò)程是：原料檢驗(yàn)（包括腐蝕試驗(yàn)和機(jī)械性能試驗(yàn)）按內(nèi)筒展開(kāi)周長(zhǎng)劃線、留有切割量和卷圓帶頭直邊量標(biāo)志

38、移植。將材料牌號(hào)、爐批號(hào)、板號(hào)或其本廠代號(hào)，用不含氯離子或金屬養(yǎng)料的記號(hào)筆（可防水而不褪色）抄寫(xiě)到將要下料的板面上剪切下料在卷板機(jī)上卷圓，當(dāng)兩頭彎曲圓度達(dá)到要求后取下。注意：卷板機(jī)應(yīng)專(zhuān)用，上輥不能有焊渣、焊瘤，最好在上輥套一不銹鋼套筒。避免襯里內(nèi)筒卷制過(guò)程中壓出麻點(diǎn)或劃傷以及鐵離子污染。在專(zhuān)用的夾具上切除兩端直邊余料并刨出縱焊縫坡口縱向焊縫坡口表面著色探傷。不得有裂紋或夾層現(xiàn)象。重新放在卷板機(jī)上進(jìn)一步卷圓，使縱縫合攏在卷板機(jī)上將縱縫點(diǎn)焊固定。應(yīng)采用評(píng)定合格的焊條，注意不能將焊渣掉到上輥表面。從卷板機(jī)上取下，由于筒 體直徑較大，厚度（一般68mm）較薄，剛度不足，容易變形，因此內(nèi)筒必須用支撐件撐

39、圓固定。將筒體放在專(zhuān)用的夾具上進(jìn)行縱焊縫焊接（帶焊接試板）焊縫鐵素體測(cè)定。要求每一根焊條焊接長(zhǎng)度上測(cè)一點(diǎn)（鐵素體0.6%）以防止用錯(cuò)了焊條或偏離焊接規(guī)范。焊縫表面著色探傷，不得有夾渣、裂紋和氣孔縱焊縫X光探傷檢查。由于襯里的內(nèi)筒主要是起耐腐蝕作用，焊縫是薄弱環(huán)節(jié)，微小的孔洞將造成嚴(yán)重的危害。因此X光探傷的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不同于一般受壓容器的標(biāo)準(zhǔn)。除按JB4730的I級(jí)片外，還不允許有柱狀小氣孔出現(xiàn)。焊接試板的晶間腐蝕傾向試驗(yàn)和選擇性腐蝕檢查及金相檢查。其方法按HG/T3172和HG/T3173、HG/T3174驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按GB9842或工程標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。超低碳奧氏體不銹鋼的制作，要求有一個(gè)清潔的場(chǎng)地和環(huán)境

40、，避免鐵素體污染和磕碰劃傷，否則會(huì)影響不銹鋼的耐蝕性能。因此，參加尿素合成塔內(nèi)筒襯里或其他內(nèi)件制造的工人要接受這方面工藝守則的教育，并在施工過(guò)程中嚴(yán)格遵守；下料場(chǎng)地應(yīng)打掃干凈，消除雜物，可采用橡膠板鋪地，并禁止穿帶有鐵釘子的皮鞋，撬具、吊耳也應(yīng)采用奧氏體不銹鋼制作。卷制內(nèi)筒時(shí)必須在專(zhuān)用的卷板機(jī)上進(jìn)行。不能與卷過(guò)鐵素體鋼的卷板機(jī)混合使用，除非將卷過(guò)碳鋼的卷板機(jī)輥?zhàn)颖砻孢M(jìn)行認(rèn)真的清洗。當(dāng)超低碳奧氏體不銹鋼冷變形超過(guò)20%，應(yīng)進(jìn)行提高耐蝕性能的固溶熱處理。熱處理爐內(nèi)的氣體應(yīng)盡量減少硫的含量，防止硫化物對(duì)不銹鋼的滲透降低耐蝕性能。當(dāng)不銹鋼表面或焊縫需要打磨時(shí)，應(yīng)采用含有橡膠氧化鋁的砂輪打磨，打磨時(shí)間不

41、應(yīng)太長(zhǎng)，避免造成回火色。不能用普通粉筆當(dāng)作記號(hào)筆在不銹鋼上亂寫(xiě)亂畫(huà)。標(biāo)記移植用記號(hào)筆應(yīng)采用不含氯離子、硫化物的顏料。內(nèi)筒的縱焊縫焊接坡口型式見(jiàn)圖九。焊接程序如下：圖九清理坡口手工焊和兩道，焊條BM310Mo-L3.5mm，電流90100A焊縫表面PT清理手工焊和道，焊條直徑4mm，電流120140APT清理手工焊道，焊條直徑4mm打磨焊道，磨去焊根及兩側(cè)熱影響區(qū)各2.5mm手工焊，焊條直徑3.25mm，電流90100A鐵素體檢查、的表面PT、焊縫表面X光探傷。在焊接前，焊條應(yīng)烘烤1502002小時(shí)，焊接層間溫度應(yīng)控制在150，母材不必預(yù)熱。為了盡可能消除焊縫中的氣孔、夾渣等小缺陷，進(jìn)行二次以上

42、的PT是必要的，因?yàn)楹敢粚拥暮穸纫话阒挥?mm，那么焊一層，PT一次，就可以把缺陷的尺寸限制在小于2mm的范圍之內(nèi)，尤其是可以消除穿透性的小氣孔。但是著色探傷液必須清理干凈，否則對(duì)焊接不利。一般來(lái)講，最后一道焊縫表面由于冷卻條件好，沒(méi)有受到再次加熱的影響，其耐蝕性能最佳，所以不要輕易打磨。如果表面成形不好，著色探傷或X光探傷需要打磨或修補(bǔ)，應(yīng)掌握好打磨和修補(bǔ)工藝，防止焊縫過(guò)熱。2）盲層板盲層板主要起保護(hù)不銹鋼內(nèi)筒的作用，它只要求可焊性，對(duì)機(jī)械性能可不予考慮。一般采用16Mn，它在制造上的特點(diǎn)是在盲層板面向襯里內(nèi)筒外壁的一面（即盲層板內(nèi)表面）要加工出縱向和環(huán)向槽若干條，槽的深度為2.5mm，寬5

43、6mm，如圖十所示。盲層板是在平板狀態(tài)時(shí)開(kāi)槽，要在專(zhuān)用的工裝上進(jìn)行?？v向槽深度應(yīng)適當(dāng)控制，過(guò)深了，在盲層板卷制成圓后會(huì)有棱角出現(xiàn)，不利于將來(lái)的層板包扎。圖十 盲層板結(jié)構(gòu)示意圖3）外殼層板外殼層板是受壓殼體的主要材料，它的制造過(guò)程與一般高壓容器多層層板的制造過(guò)程一樣。對(duì)于大型尿素合成塔，為了減輕重量方便運(yùn)輸，要求層板采用低合金高強(qiáng)度鋼層板如日本神戶制鋼的K-TEN62M，美國(guó)ASME的SA724A.B，我國(guó)的15MnVR、15MnVNR等，其厚度可采用812mm。由于K-TEN62M等材料抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高，在壓頭時(shí)需進(jìn)行模擬試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際的回彈量來(lái)確定壓模的半徑。層板的制作過(guò)程如下：材料檢

44、驗(yàn)第一層層板進(jìn)行超聲波探傷檢查（其它各層可不必進(jìn)行超聲波探傷）劃線標(biāo)志移植氣割下料兩頭預(yù)壓彎卷圓（瓦片狀）切割坡口尺寸坡口表面磁粉探傷或著色探傷（第二層層板鉆泄氣孔）包扎和焊接。層板材料是主要的受壓元件，也要按DIN50049合格證書(shū)3.1C進(jìn)行驗(yàn)收。第一層層板相當(dāng)于多層高壓容器的內(nèi)筒，所以增加了超聲波檢查。4）多層筒節(jié)包扎圖十一多層筒節(jié)包扎是在一臺(tái)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的包扎機(jī)上進(jìn)行的（見(jiàn)圖十一照片）該包扎機(jī)包扎的容器外徑可達(dá)4000mm。有兩個(gè)活塞直徑為150mm的液壓缸，4根30mm的拉緊鋼絲繩?？偟睦ψ畲罂蛇_(dá)78噸。包扎時(shí)將裝配好內(nèi)襯胎的內(nèi)筒支承在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸上，壓力缸和拉緊架均可沿平行于筒體作

45、軸向移動(dòng)。先拉緊層板的中間部位，然后拉緊兩端，分三次即可完成包扎拉緊工作。每拉緊一次就將縱縫點(diǎn)焊起來(lái)，防止移動(dòng)后松開(kāi)，包扎完一層以后，將筒節(jié)吊出置于滾輪架上進(jìn)行縱焊縫的焊接。小型的多層筒節(jié)包扎拉緊架有拉緊架固定式和拉緊架移動(dòng)式（卡鉗式），其中拉緊架移動(dòng)式（卡鉗式）也可以用于層板環(huán)縫錯(cuò)開(kāi)整體包扎用，使整臺(tái)多層式高壓容器在專(zhuān)用支架上包扎完成，消除了深厚的環(huán)焊縫，已在其他高壓容器上得到應(yīng)用，可大大提高層板材料利用率，降低多層高壓容器的制造成本。但由于尿素合成塔結(jié)構(gòu)的特殊性，這種方法還未得到應(yīng)用。因此本文不再詳細(xì)敘述。尿素合成塔筒節(jié)的制作過(guò)程如下：襯里內(nèi)筒裝配襯胎裝配并包扎盲層板縱縫間斷焊裝配包扎第一

46、層層板縱縫焊接銑磨焊縫余高M(jìn)T、UT、硬度檢查裝配包扎第二層、第三層層板每包扎一層銑磨焊縫余高M(jìn)T、UT、（根據(jù)材料強(qiáng)度值）裝配最后一層層板包扎焊接焊縫和熱影響區(qū)硬度檢查MT、UT筒節(jié)端面坡口加工鉆泄氣孔和鏜檢漏孔坡口端面堆焊封口堆焊塞焊檢漏孔交組對(duì)。盲板層的間斷焊采用手工焊，焊接長(zhǎng)度見(jiàn)圖十二。在靠近筒節(jié)的兩端部用E5015、J507）焊條，第一道用2.5mm，電流5060A，第二層焊條直徑3.25mm，電流100120A。焊后將焊縫外表面打磨，略顯凹陷為宜。在焊接時(shí)要注意，不要在盲層板內(nèi)壁開(kāi)有檢漏槽的部位進(jìn)行焊接，以防堵死檢漏通道。圖十二 盲層板縱縫間斷焊示意圖層板縱焊縫坡口見(jiàn)圖十三。層板縱

47、焊縫焊接先手工焊后自動(dòng)焊。對(duì)于圖十三層板縱焊縫坡口K-TEN62M層板，焊條用LB62，直徑5mm，電流180240A，自動(dòng)埋弧焊焊絲US40+焊劑MF38，焊絲直徑4.8mm，電流600650A。第一層層板和最后一層層板縱焊縫進(jìn)行硬度檢查的目的是考核焊工對(duì)焊接工藝是否嚴(yán)格執(zhí)行。要求硬度值280HB。筒節(jié)端部坡口堆焊的目的是防止在組合后環(huán)縫焊接時(shí)層板在焊接熱的影響下出現(xiàn)張口，使焊渣流進(jìn)去，影響焊縫的質(zhì)量。如圖十四所示。在端部堆焊時(shí)應(yīng)注意內(nèi)筒與盲層板之間的間隙屬于異種鋼焊接，應(yīng)采用奧氏體鋼25-22-2LPWN焊絲COOCr25Ni22Mo(M.N.)氬弧焊封焊，而其他部分用US40XMF38自

48、動(dòng)埋弧焊。圖十四筒節(jié)端部堆焊示意圖5）筒節(jié)與筒節(jié)的組對(duì)焊接筒節(jié)與筒節(jié)之間組對(duì)以后進(jìn)行環(huán)焊縫焊接，環(huán)焊縫結(jié)構(gòu)如圖十五所示。組對(duì)是在大型滾輪架上進(jìn)行的。組對(duì)時(shí)必須檢查環(huán)焊縫對(duì)口間隙，控制在2±0.5mm范圍內(nèi)。同時(shí)應(yīng)特別注意內(nèi)口的錯(cuò)邊量。因?yàn)閮?nèi)筒 是耐腐蝕不銹鋼，錯(cuò)邊量大了就會(huì)影響環(huán)焊縫的耐蝕層厚度。 一般應(yīng)控制在3mm以下。由于筒 節(jié)外壁上的檢漏孔已預(yù)先鏜制完成，要保證所有筒 節(jié)上的檢漏孔沿筒身在一條直線上， 就不允許筒節(jié)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，這給組對(duì)工作帶來(lái)一定的困難。而調(diào)節(jié)里口錯(cuò)邊量達(dá)到最小是不容易的。所以筒節(jié)的制作必須預(yù)先控制好橢圓度，使橢圓度（大小直徑差）達(dá)到 最小。采取嚴(yán)格控制內(nèi)筒的下料

49、尺寸，包扎層板前裝配剛度較好的襯胎等措施使所有筒節(jié)的最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差控制在4mm以內(nèi)是能做到的。特別是對(duì)多筒節(jié)的尿素合成塔殼體，在組對(duì)之前，將每個(gè)筒節(jié)的實(shí)際內(nèi)徑進(jìn)行分類(lèi)，按最佳組合對(duì)象進(jìn)行組對(duì)，可以大大降低里口錯(cuò)邊量。本例的尿素合成塔內(nèi)口實(shí)測(cè)錯(cuò)邊量見(jiàn)圖十六。圖十六 筒體組對(duì)環(huán)縫示意圖及內(nèi)口錯(cuò)邊量測(cè)定值 環(huán)焊縫的焊接程序是：（見(jiàn)圖十五a,b）清理坡口上的油污和水跡、鐵銹等氬弧焊封底，焊絲TGS-M2.4mm，電流140160A目測(cè)檢查，不能有裂紋預(yù)熱100150手工焊道至30mm。焊條LB62，4mm，電流140160A，用風(fēng)鎬敲擊焊道消除應(yīng)力冷卻后進(jìn)行X光射線探傷重新預(yù)熱到100150手

50、工焊至44 mm停止預(yù)熱內(nèi)壁手工焊道。焊條BM310Mo-L，3.25mm，電流90110A，4mm，電流130145A焊滿后進(jìn)行鐵素體測(cè)定，要求鐵素體含量0.6%PT，表面不得有裂紋，特別是收弧處要注意認(rèn)真檢查，弧坑處要進(jìn)行打磨X光射線探傷檢查。要求整個(gè)焊縫（60mm厚）達(dá)到JB4730II級(jí)片標(biāo)準(zhǔn)預(yù)熱100150埋弧自動(dòng)焊道，焊絲US40加焊劑MF38，焊絲直徑4.8mm，電流550650A，速度79mm/秒外口焊滿后對(duì)焊縫表面和熱影響區(qū)進(jìn)行MT硬度測(cè)定，要求焊縫及兩側(cè)熱影響區(qū)的硬度HB280直線加速器射線探傷（有條件的廠家）。半球形封頭的制造中、小型尿素合成塔的上下半球形封頭均

51、采用厚板在水壓機(jī)上整體沖壓成形，這在國(guó)內(nèi)的多數(shù)制造廠均能做到。而大型尿素合成塔的上下半球形封頭（內(nèi)徑2800mm左右），整體沖壓成形只有少數(shù)幾個(gè)廠家才能做到，其關(guān)鍵條件是必須要有大噸位、大開(kāi)檔、大行程的大型沖壓水壓機(jī)和相應(yīng)的工裝模具、高溫加熱爐以及合理的沖壓工藝。以直徑2800mm，厚度為125mm的尿素合成塔半球形封頭整體沖壓成形為例。根據(jù)封頭材料如19Mn6的高溫拉力強(qiáng)度（見(jiàn)表）按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算P=(1.31.65)D·S·t·沖壓力。沖壓時(shí)溫度應(yīng)控制在920960，其時(shí)的b48Mpa，則可算出沖壓力約在27000N31000N之間。據(jù)此則可以選擇適當(dāng)?shù)乃畨?/p>

52、機(jī)能力和設(shè)定相應(yīng)的沖壓工藝。下面是尿素合成塔下部半球形封頭的制造過(guò)程：原材料檢驗(yàn)打砂超聲波探傷標(biāo)志移植氣割下料刨削拼板坡口預(yù)組合并在大型立車(chē)上夾緊車(chē)削外圓邊緣坡度（如圖十八）在龍門(mén)刨床上精加工拼接焊縫坡口組對(duì)焊接。組對(duì)時(shí)在特制的裝有預(yù)熱裝置的場(chǎng)地上進(jìn)行。圖十八預(yù)熱溫度200±30檢驗(yàn)，包括焊縫的PT、X光射線探傷以及焊縫及熱影響區(qū)的硬度試驗(yàn)加熱，溫度控制在960980，不能超過(guò)980沖壓，始?jí)簻囟葢?yīng)控制在920950最合適，不能高于960，終壓溫度不應(yīng)低于850。否則會(huì)因高溫脆性而沖裂測(cè)定成形后球殼各部位實(shí)測(cè)厚度焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT整個(gè)球面進(jìn)行UT正火+回火（帶焊接試板）試板機(jī)

53、械性能試驗(yàn)精加工環(huán)向端面球殼內(nèi)壁用砂輪打磨光滑呈金屬光澤用酒精清洗內(nèi)表面在專(zhuān)用的焊接變位器上夾緊、找正在球殼外壁安裝遠(yuǎn)紅外電加熱板及保溫通電預(yù)熱，使球殼溫度到達(dá)100進(jìn)行第一層（過(guò)渡層）帶極堆焊和球底中心部位的手工堆焊打磨焊接接頭部分堆焊層表面PT（抽查30%面積）超聲波探傷（也抽查30%），以焊帶搭接處為主）消除應(yīng)力熱處理清洗表面，不得有油污等影響繼續(xù)堆焊質(zhì)量的雜物堆焊第二層（耐蝕層）不銹鋼（包括手工堆焊）鐵素體測(cè)定100%PT100%UT測(cè)量堆焊層厚度加工環(huán)向焊接坡口鏜制底部和側(cè)面物料接管焊接坡口所有坡口的碳鋼部分進(jìn)行MT清洗坡口表面，用酒精擦洗除去油污組對(duì)接管球殼接管周?chē)m當(dāng)預(yù)熱焊接焊縫

54、鐵素體測(cè)定焊縫表面PT與筒體組對(duì)焊接。上封頭制造工藝過(guò)程在球殼沖壓成形部分與下封頭相同，以后的工序如下：上封頭球殼沖壓成形并經(jīng)正火+回火處理，機(jī)械性能試驗(yàn)合格后在立車(chē)上加工人孔開(kāi)孔與人孔法蘭的焊接坡口檢驗(yàn)坡口合格后與人孔法蘭鍛件組對(duì)點(diǎn)焊固定（預(yù)熱）預(yù)熱（150）焊接，焊到30mm進(jìn)行X光探傷檢查，然后再焊到60 mm，再進(jìn)行X光射線探傷檢查消除應(yīng)力熱處理再次預(yù)熱（150）再焊到滿厚度UT、MT硬度檢查直線加速器射線探傷（有條件的廠家）組對(duì)兩個(gè)吊耳局部預(yù)熱150焊接吊耳焊滿后表面打磨MT、UT消除應(yīng)力熱處理UT、MT硬度檢查球殼內(nèi)壁打磨光滑呈金屬光澤清洗干凈堆焊不銹鋼（堆焊程序與下封頭

55、相同）堆焊人孔襯里過(guò)度層精加工人孔內(nèi)圓及人孔密封面鑲環(huán)槽組對(duì)人孔內(nèi)圓襯里和密封座鑲環(huán)焊接焊縫鐵素體檢查焊縫表面PT精加工人孔密封面螺栓孔加工檢驗(yàn)。2800mm半球形封頭整體展開(kāi)尺寸直徑為4140mm，厚度125mm。來(lái)料板寬2100mm，長(zhǎng)度2400mm，所以二張板可以拼成一個(gè)封頭毛坯。其拼接焊縫坡口見(jiàn)圖十九。為了防止焊接變形，應(yīng)按圖中順序號(hào)進(jìn)行反翻身焊接。圖十九 封頭毛坯拼焊坡口示意圖及焊接順序封頭毛坯加熱工藝曲線如圖二十所示。圖二十 球形封頭沖壓加熱工藝封頭內(nèi)壁堆焊情形見(jiàn)圖二十一，帶極堆焊共分二層，第一層作為碳鋼層的過(guò)渡，一般采用309L或308L焊帶，與也可以采用25/22/2LMn焊帶

56、。焊劑可采用國(guó)產(chǎn)的HT260或SJ602或比利時(shí)的13BLFT。焊帶寬60mm，厚度0.5mm，焊接電流750A，電壓28V，焊速120mm/分。第二層為耐蝕層。焊帶必須采用耐尿素腐蝕的材料，采用25/22/2LMn焊帶和13BLFT焊劑，焊接規(guī)范基本上同第一層，只是焊速可略低一些。第一層基體金屬要預(yù)熱，第二層不必預(yù)熱。圖二十一 封頭內(nèi)壁帶極堆焊情形（照片）封頭與筒體的組焊封頭與筒體的組合焊縫見(jiàn)圖二十二和圖二十三。由于封頭內(nèi)壁帶極堆焊層不可能焊到環(huán)焊縫的邊緣，因此，這道環(huán)焊縫內(nèi)口不銹鋼 的焊縫較寬，應(yīng)采用手工堆焊過(guò)渡。 圖二十二 上封頭與筒體環(huán)焊焊縫示意圖圖二十三 下封頭與筒體之間不環(huán)焊縫示意圖其它零件的