氨洗塔腐蝕隱患的消除與安全評估

1、Word文檔 氨洗塔腐蝕隱患的消除與安全評估 陜西陜化化肥股份有限公司化肥廠合成車間銅洗工段氨洗塔于1976年投入運行，其簡體為雙層熱套結(jié)構(gòu)。氨洗塔的規(guī)格及運行工況為：規(guī)格尺寸：100018450(25+20)mm；主體材質(zhì)：16MnR；操作壓力：114MPa；操作溫度：20 11 氫對設(shè)備材料的影響 氫對鋼的屈服點和抗拉強度沒有明顯的影響，但卻猛烈地降低鋼的塑性，對鋼的危害很大。這主要是由于當較多的氫溶解于固態(tài)鋼中時，可導(dǎo)致鋼中消失特別危急的內(nèi)部裂紋。 氫原子是質(zhì)量最輕、直徑最小的元素，因此它在金屬中的集中活化能比其它元素低得多，活性比較自由，即使在固態(tài)金屬中，氫原子也能侵入或逸出。這種由于

2、集中到金屬中位錯處的氫或生成金屬氫化物所造成的材料脆化現(xiàn)象稱為氫脆。氫是在各種各樣的環(huán)境中產(chǎn)生的，如水、潮濕空氣、碳氧化合物、海水、酸等，因此氫脆可以是由于酸洗、電解可腐蝕反應(yīng)所產(chǎn)生的氫所造成，也可以是因金屬與氫接觸所引起的。一般狀況下，鋼中的含氫量很低。然而長期運行在氫氣環(huán)境中鋼材，由于環(huán)境中的氫分子在分解成原子或離子后，會吸附在金屬表面，然后溶入金屬中并向其內(nèi)部集中，與金屬進行了交后作用。集中人金屬中的氫，會在鋼中的各種微觀缺陷 (如位錯、空位等)，不勻稱的應(yīng)力應(yīng)變，以及組織形態(tài)等部位發(fā)生聚集。在應(yīng)力的作用下，位錯處既產(chǎn)生了應(yīng)力集中，又導(dǎo)致氫的濃集，生成了“氫氣團”。這種雙重作用提高了材料

3、的應(yīng)力腐蝕敏感性。 金屬中局部富集的氫，當超過固溶度后，就會在晶粒內(nèi)微孔處析出，形成H2或和鋼中碳反應(yīng)生成cH4。這些氣體聚集后可形成高壓，使材料脆斷。該氨洗塔中的氣體介質(zhì)中含有較高的氫分壓，通過二十多年的運行，極有可能造成氫在材料內(nèi)部的聚集，在補焊過程中假如不進行消氫處理，很有可能產(chǎn)生延遲裂紋。當裂紋擴展達到臨界值，就會產(chǎn)生裂紋失穩(wěn)擴展的急劇破壞事故。 另外，在-30 12 電化學(xué)腐蝕 在腐蝕電解液中，金屬與電位更高的另一種金屬或非金屬導(dǎo)體電連接會引起加速腐蝕，這就是電化學(xué)腐蝕。能夠發(fā)生電化學(xué)腐蝕必需同時具備三個條件：腐蝕電解液、電位更高的金屬或非金屬電連接。同種金屬構(gòu)件的不同部位電位有差別

4、，例如，焊接件焊縫的電位與基體電位有差異；構(gòu)件的冷加工部位或受應(yīng)力部位電位較低；或者是電解液中貴金屬離子在構(gòu)件局部表面發(fā)生沉積，這些都可能會使構(gòu)件消失類似電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。 合成氣是從銅洗塔中由醋酸銅溶液汲取、去除微量H2S后進入氨洗塔的，這也就有可能將醋酸銅溶液帶入氨洗塔。在氨洗塔內(nèi)，醋酸銅溶液與氨水發(fā)生中和反應(yīng)，生成單質(zhì)銅掩蓋在塔壁上。銅的電位為一008V，碳銅的電位為-040V，在電解液中，對于沒有被銅掩蓋的碳鋼表面就會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，使碳鋼患病到嚴峻的腐蝕。 氨水自身的腐蝕性不強。氨水中的二氧化碳含量不超過002時，碳鋼有耐腐蝕性。若合成氣中有較多的二氧化碳，就會在氨水中形成甲銨或碳酸

5、銨，碳鋼就會患病到明顯腐蝕。 13 容器檢驗選點部位不合理 該氨洗塔整體高度為 檢驗結(jié)果出來后，陜化化肥股份有限公司化肥廠馬上組織廠內(nèi)有關(guān)技術(shù)人員進行了爭論分析，確定了修理方案。為了保證設(shè)備的平安使用，考慮到減薄部位的強度問題，由相關(guān)有資質(zhì)的專業(yè)人員對氨洗塔的腐蝕部位用磨光機打磨后，用BM3 10Mo-L(3 (1)補焊修理方案未經(jīng)該壓力容器生產(chǎn)廠制定或?qū)徍送狻?(2)本次補焊未做壓力容器焊接工藝評定。 (3)本次補焊采納的焊材是BM310Mo-L，屬于異種鋼焊接,在使用中有電化學(xué)腐蝕傾向。 (4)本次補焊中未做消氫處理,常年使用的設(shè)備材料極易受氫的作用，補焊時很簡單開裂。 (5)未進行焊接

6、預(yù)熱、焊后保溫等措施。 (6)補焊結(jié)束后未做無損檢測，無法排解補焊時產(chǎn)生缺陷的可能性。 為了更好地發(fā)揮材料塑性性能的潛力，按彈塑性分析法對筒體進行校核。 氨洗塔簡體采納的是雙層熱套結(jié)構(gòu)，材料為16MnR，屈服強度cr,=325MPa，熱套時過盈量掌握在015025D。 在內(nèi)、外筒材料同時產(chǎn)生屈服時，筒體所能承受極限壓力Pl為： 當內(nèi)筒消失穿孔破損時，外筒材料屈服時，所能承受的極限壓力P為： 按第三強度理論外徑公式計算，當內(nèi)筒穿孔破損時，造成外筒瞬間失穩(wěn)的爆破壓力Pb為： 通過計算得出，為了保證氨洗塔的平安運行，操作壓力應(yīng)掌握在l204MPa以下。 在氨洗塔運行過程中，蘭州石油機械討論所石化設(shè)備

7、檢測公司于2021年l 聲放射檢測采納WAE2021全波形數(shù)字式聲放射測試儀，實行了局部監(jiān)測方式對缺陷部位進行檢測，由于氨洗塔是雙層熱套結(jié)構(gòu)，故傳感器布置在第一筒節(jié)的環(huán)焊縫上，傳感器按三角網(wǎng)絡(luò)形式排列，實施平面定位布置，傳感器以磁夾具方式固定。聲放射檢測結(jié)果為：在運行監(jiān)測過程中，未采集到具有活性的聲放射信號，因此該氨洗塔按原操作參數(shù)平安運行至2021年7月(陜化化肥股份有限公司化肥廠年度系統(tǒng)大檢修方案在7月份進行，到時將請該設(shè)備制造廠家對其進行徹底修理或更換)。 自發(fā)覺氨洗塔腐蝕嚴峻到修理及平安評定，在補焊修理上，企業(yè)看法基本全都，并且特別樂觀主動，補焊修理進行得很順當。但在補焊結(jié)束后，是否該平安評定卻產(chǎn)生了很大分歧，一部分人認為，作為老企業(yè)，不論從技術(shù)方面，還是管理閱歷，對此次補焊修理的牢靠性和平安性都應(yīng)當賜予充分的確定，不必要進行平安評定。另一部分人則持相反態(tài)度，他們認為，此次補焊修理最大的缺陷是修理資質(zhì)問題，依據(jù)壓力容器技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，一是修理方案不是由壓力容器制造廠家制定的；二是補焊過程存在違規(guī)現(xiàn)象，如未進行焊前預(yù)熱、焊后保溫等措施；三是采納焊材的規(guī)格及材質(zhì)是否符合要求。針對存在的問題，集團公司召集有關(guān)技術(shù)和平安管理人員多次進行探討，在企業(yè)所在地市、縣安監(jiān)部門及技術(shù)