氮肥廠綜合塔群裂紋產(chǎn)生原因及對策

1、Word文檔 氮肥廠綜合塔群裂紋產(chǎn)生原因及對策 綜合塔是中氮肥生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備之一，其設(shè)備狀態(tài)的好壞直接影響到生產(chǎn)的平安運(yùn)行，近年來，某化肥廠綜合塔從中部環(huán)形塔壁段相繼發(fā)覺由內(nèi)向外的穿透性裂紋。數(shù)量從個(gè)別進(jìn)展到十幾個(gè)，嚴(yán)峻影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。利用系統(tǒng)停車機(jī)會，通過對該塔產(chǎn)生裂紋的緣由分析，對其進(jìn)行了一系列處理，使用一年，效果良好，至今未見有新裂紋的產(chǎn)生。本文就綜合塔產(chǎn)生群裂紋的緣由予以分析，并提出相應(yīng)的解決方法。 綜合塔由上下兩段組成，中間部分為一個(gè)大的升氣帽，升氣帽下部為付塔段，升氣帽以上塔體為回收清洗段，主要用從塔頂自上而下通過均布條形塔盤的軟水汲取自下而上的氣體中的氨氣，形成稀氨水（6-7%

2、），稀氨水在升帽盤上形成肯定的液位，然后從液封板旁塔壁上894的接管排出到綜合塔附屬設(shè)備液封槽。該塔在投用五年多時(shí)間以后在升氣帽外塔壁環(huán)形區(qū)域開頭產(chǎn)生穿透性裂紋，這些裂紋大多數(shù)聚集在液封板等內(nèi)件與塔壁相焊的母材上及環(huán)逢的T型焊結(jié)接頭及縱、環(huán)縫上。從打磨裂紋的過程中，發(fā)覺這些裂紋均為自內(nèi)向外的穿透性裂紋，且呈樹枝狀分*，為典型的應(yīng)力腐蝕裂紋。 應(yīng)力腐蝕開裂是化工工廠最常見的一種腐蝕方式，它的特點(diǎn)是有肯定的滯后性，一般是在設(shè)備投用一段時(shí)間后開頭發(fā)生。目前討論認(rèn)為，應(yīng)力腐蝕開裂是敏感金屬，合金在肯定應(yīng)力（外力及制造過程中的殘余應(yīng)力）和肯定腐蝕介質(zhì)環(huán)境（有時(shí)甚至是水中）共同作用下產(chǎn)生的一種特別的斷裂方

3、式，雖然目前對其進(jìn)展的機(jī)理有各種說法，沒有準(zhǔn)確的結(jié)論，但現(xiàn)實(shí)使用中已證明，應(yīng)力腐蝕的主要特征一般先從容器內(nèi)壁產(chǎn)生裂紋源，然后擴(kuò)展到容器外壁，即為由內(nèi)而外的穿透性裂紋，且發(fā)生位置主要集中在內(nèi)件與塔壁的焊結(jié)接頭。簡體的縱、環(huán)縫，T型接頭以及筒體與封頭焊縫及其熱影響區(qū)。這些事實(shí)更進(jìn)一步證明綜合塔群裂紋就是應(yīng)力腐蝕引起的。 應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的三大要素為應(yīng)力、介質(zhì)、材質(zhì)。那么，在整個(gè)塔體中，為什么裂紋只集中在升氣帽形帶上，這與應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理有什么關(guān)系？從以下幾個(gè)方面予以分析。 1、材質(zhì)與介質(zhì) 綜合塔材質(zhì)為16MnR，厚度為 該段介質(zhì)為上升的碳化氣體被下降過程中的軟水所汲取，形成稀氨氣溶液（6 7%）和碳

4、化氣尾氣，介質(zhì)本身的腐蝕性不強(qiáng)，但是，碳水氣尾中含有肯定量的H2S氣體（75-100mg/L）也被汲取，形成濕H2S環(huán)境，大量試驗(yàn)及事實(shí)已證明，在濕H2S環(huán)境下，即使其含量很低，對于有應(yīng)力集中可能的實(shí)際結(jié)構(gòu)的壓力容器，特殊是在制造、安裝時(shí)，遺留下許多微小冷裂紋或再生熱裂紋，有應(yīng)力梯度的容器，只要不斷補(bǔ)充H2S，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，一般為（36年），即可發(fā)生應(yīng)力腐蝕，所以該塔其裂紋的產(chǎn)生主要是由濕H2S引起的應(yīng)力腐蝕開裂。 2、應(yīng)力 制造應(yīng)力：該容器制造時(shí)間為元2月份，正值冬季，16MnR材質(zhì)為缺口敏感性材質(zhì)，施焊過程中，特殊在隆冬季節(jié)，16MnR焊接時(shí)由于有淬硬傾向及冷卻速度快而產(chǎn)生冷裂紋，一般

5、焊接時(shí)，均實(shí)行焊前預(yù)熱，焊中掌握層間溫度及焊后熱處理來保證其焊接質(zhì)量。綜合塔直徑為3000，塔高 結(jié)構(gòu)應(yīng)力：從結(jié)構(gòu)上來看，該段塔體由下自上上升的氣體必需經(jīng)過升氣帽中心管 950，然后經(jīng)罩帽轉(zhuǎn)變方向向下沖向塔盤液面，與自上而下的軟水形成稀氨水，在這個(gè)過程中，自上而下的氣體由原來的3000直徑均布上升經(jīng)氣帽以后變成經(jīng)過1400/950的狹窄環(huán)形通道沖向塔盤，使得塔盤液位上形成一個(gè)環(huán)形的局部沖擊力，從而惡化了塔盤的受力狀況，沖擊也對塔壁造成了很大的沖刷力，從而使該段塔體除了受到焊接殘余應(yīng)力及內(nèi)件間的拘束力，還受到來自氣體對塔盤的沖擊力的影響。 由此可見，在應(yīng)力、材質(zhì)、介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕也就在

6、所難免。 該塔為在用壓力容器，由于制作周期長，費(fèi)用高，加之工廠自身經(jīng)濟(jì)效益考慮，目前狀況下不行能予以更新，也就是說，材質(zhì)、介質(zhì)二因素是無法轉(zhuǎn)變的，那么我們只有實(shí)行措施降低其應(yīng)力水平，從而從源頭上轉(zhuǎn)變應(yīng)力腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)展，以保證容器的平安運(yùn)行。 1、裂紋處理 對現(xiàn)已發(fā)覺的群裂紋進(jìn)行打磨，由于當(dāng)時(shí)處于大修時(shí)間，可從內(nèi)外均進(jìn)行打磨，然后進(jìn)行補(bǔ)焊，焊后做表面探傷，直至合格，并將焊縫打磨到與塔內(nèi)外壁相平。 2、結(jié)構(gòu)改造 從上述緣由分析中，已知道該塔升氣帽結(jié)構(gòu)的不合理性，大修時(shí)，將升氣帽罩帽 1400直邊段去掉，只留下罩帽一部分，使自下而上的氣體不再經(jīng)過狹長的環(huán)形通道，而是勻稱地分布，從而削減對塔盤的沖擊

7、力。 其次，由于近年來生產(chǎn)力量的擴(kuò)大，稀氨水液位偏高，將844的排出口擴(kuò)大為1084，并將支撐板空隙加大，使形成的液氨能盡快排出。除此之外，用= 經(jīng)過以上處理后，該塔在一年以后的監(jiān)控使用中，未發(fā)覺新的穿透性裂紋消失，說明效果很好，再下次停車時(shí)，我們將借鑒兄弟廠閱歷，對升氣帽結(jié)構(gòu)予以進(jìn)一步改進(jìn)，使氣體在此分布更勻稱，汲取效果更好。 該塔假如以后有機(jī)會重新制做，除從結(jié)構(gòu)上按上述方法進(jìn)行改造外，主要從制造質(zhì)量上嚴(yán)格把關(guān)，從根本上降低制造過程帶來的應(yīng)力，依據(jù)這幾年的管理閱歷，建議如下： 1、材質(zhì)仍可選用16MnR，據(jù)有關(guān)資料供應(yīng)，20R、 2、嚴(yán)把焊接質(zhì)量，焊接應(yīng)避開冬季，盡量在不需預(yù)熱的（t 3、強(qiáng)化熱處理手段，按GB150-98規(guī)定，16MnR材質(zhì)在30時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行消退應(yīng)力熱處理，但依據(jù)使用狀況，厚度在 1、綜合塔群裂紋為肯定應(yīng)力水平下，肯定材質(zhì)在肯定介質(zhì)作用下產(chǎn)生的典型的應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。 2、處理裂紋時(shí)，不要只局限于打磨、補(bǔ)焊等常規(guī)手法