尿素合成塔缺陷分析及修补措施

1、尿素合成塔缺陷分析及修补措施郑家龙陈林（安徽六方深冷股份有限公司安徽 合肥230088）每次大检修时对化肥厂的关键设备尿素合成塔进行全面体检。 对整个塔内壁进行宏观检查，对内衬板进行测厚，内纵环焊缝、上下封头及 A、B、C 三个物料管进行渗透探伤都会发现这样和那样的缺陷。如：上部锥形封头龟裂纹，内纵环焊缝有针孔、气孔、夹杂物等，液氨、氨基甲酸管有纵向裂纹等。上部球封头内衬板微裂纹使用数年的尿塔，靠上半段有的表面呈黑褐色，相当粗糙，是较典型的点蚀与均匀腐蚀。 由于塔的上半部与下半部有一定的温差，在液相带由于物料富集，热能不能散失，靠锥体段有明显的结垢。上部锥形封头衬里采用松衬的有龟裂现象属于应力

2、腐蚀氢所致。塔顶上部气相部分条件恶劣， 受高温高压的影响及氢的共同作用产生的。在应力腐蚀系统中，阳极反应和阴极反应通过电子的耦合导致衬里材料的氢开裂。现松衬材料基本上为316Lmod（改良型）。实践证明，316LUG耐蚀性能较差。现内衬板大多为25-22-2 高级尿素级钢板（ 724L）。上封头带极堆焊无裂纹现象，效果好。在制造过程中，上封锥形衬里在焊接前压头滚圆就产生残余应力。 ，封头与衬里紧密贴合差（爆炸贴胀），焊接后存在焊接应力，投产使用后又受热应力、工作应力、频繁的开停车产生的交变载荷， 尤其是上封头状况较差 （不是带极堆焊，松衬）跌加应力和浓缩的 CL 的共同作用产生的。温度升高会明

3、显加剧尿素、 甲铵溶液对尿素级不锈钢在尿素合成介质中的活化腐蚀速度， 随着温度的提高而明显增大。 正常情况一般控制在 190。有资料证明温度超过 195腐蚀明显加快，停车保压时间越长，腐蚀越严重。1衬里内纵缝因冲刷而产生的腐蚀看上去好象焊缝与母材就要分离（环焊缝不明显），这可能是物料由下向上运动中产生湍流而成，也是长期受腐蚀介质 H2S、CO2 产生的酸根离子作用的结果。据有关资料介绍，当介质达到一定流速 （8m/s）后钝化的腐蚀表面被冲刷掉，新金属表面裸露， 反复作用导致冲刷腐蚀。 对于冲刷腐蚀较严重处不宜采用打磨，圆滑过渡来处理，必须时采用手工钨极氩弧来补焊，焊丝为 25-22-2LMn

4、，直径 1.6mm 为宜。光打磨不补焊，就象资源越用越少，打磨后不补焊，局部形成沟槽，底部缺氧，腐蚀加剧。打磨的砂轮片为氧化铝砂轮片， 补焊规范参数参阅原制造工艺， 大面积补焊后进行酸洗处理。液氨管管口裂纹尿塔底部三物料管，即：二氧化碳、液氨、氨基甲酸溶液是由塔底部进入塔内，在塔内产生尿液，尿液有塔顶流出。在尿塔检修过程中，通过渗透探伤，发现多台液氨管、氨基甲酸溶液管有裂纹，大多在距管口 020 毫米区域，沿管子轴线方向向下，检查出裂纹后，用10 倍放大镜观察，裂纹及开口较窄，裂纹有的比较直，有的有点弯曲，弯曲的裂纹能观察到小的分叉，从裂纹的走向和形貌上看，符合应力裂纹特征。球封头材质为 19

5、Mn6。球封上带极堆焊两层，即：过渡层、耐蚀层，总厚度为8±0.5 毫米。液氨管管材为316L 尿素级不锈钢，规格为102×14。生产过程中， 过渡层堆焊后， 与裙座一同做焊后热处理。热处理后再堆耐蚀层，最后在封头上焊液氨管等接管。由于封头厚度（95mm）远大于液氨管壁厚， 封头材质 19Mn6 的线膨胀系数比管材 316L 尿素级不锈钢小，两者厚度差异太大，因此在焊接接管是封头可作为刚体考虑。在焊接中受热接管沿管径方向膨胀，冷却时接管沿管径方向收缩。由于受封头拘束作用， 因此在管中产生较大环向拉应力，即焊接2残余应力，加之焊后不能再进行消除应力热处理， 为液氨管产生应力腐

6、蚀提供了应力条件。 由于焊接结构接管与封头组合焊缝焊接残余应力最大，裂纹延伸方向与焊接残余应力垂直， 足以说明裂纹与残余应力紧密相关。虽然液氨不是奥氏体不锈钢应力腐蚀敏感介质， 但氨的渗透性强，在大多拉应力作用下， 液氨仍然会对奥氏体不锈钢有应力腐蚀倾向。故：液氨进出口管的裂纹属于应力腐蚀裂纹。修补方案一、用磨头（圆柱形）清除纵向裂纹。打磨深度 20 毫米，宽度 1820毫米，形状半个高脚酒杯状返修打磨时应目测为主。如目测无裂纹时，采用着色探伤进行确认。确认无缺陷后，用丙酮清洗打磨处。二、补焊采用焊条电弧焊， 逐层堆焊。每堆焊一层靠管内侧应溢出，见下图所示。堆焊后用圆柱形磨头把内侧磨圆，堆焊端部磨平后进行着色探伤。确认无缺陷后，堆焊端部进行堆焊与原焊缝尽可能一致。再次进行着色探伤，焊后无须打磨。三、焊材 BMn310MoL ，3.25 毫米。焊接规范参数：I=8090(A)3U=24±2(V) 。BMn310MoL25-2