尿素合成塔的主要破坏形式及预防措施浊度计

尿素合成塔的主要破坏形式及预防措施

尿素合成塔的主要破坏形式及预防措施 2011年12月02日 来源： 　尿素合成塔的爆破事故在国内已经发生了多起，事故现场触目惊心，给人民生命和国家财产造成的损失，应引起尿素生产企业的高度重视。

一、尿素合成塔的主要破坏形式

水溶液全循环法尿素合成塔是用不锈钢和低合金钢制造的多层包扎式高压容器，塔体由多个筒节与上、下封头焊接而成。多层包扎式厚壁圆筒由内筒、盲层与层板3部分组成，内筒采用超低碳奥氏不锈钢板材，在高压状态下要求严密不漏，并具有抵抗介质腐蚀的能力。层板则采用一定的方法使之很好地贴合在内筒上，且与内筒形成一个整体筒节，塔体质量的好坏往往取决于层板间的贴合程度和环焊缝装配及焊接的质量。多层包扎式圆筒在包扎层板时，靠钢丝索拉紧与焊接的收缩作用使各层间存在有预应力，内层受到压紧力，当筒体承受内压时，由于预应力的作用可以抵消部分拉应力，使筒壁内应力较相同条件下的单层筒体分布均匀，可以提高筒体的弹性承载能力。从理论上讲多层包扎厚壁圆筒的壁厚应比相同条件下的单层筒体薄，但因预应力的大小与层板纵焊缝宽度、每层层板上纵焊缝数量、焊接规范、焊接材料、包扎的松紧程度等许多因素有关，在设计时尚无法定量计算。另外，多层包扎式筒体的纵焊缝沿壁厚方向是非连续的，对筒体强度的削弱也较单层筒体小。所以，在设计时仍采用单层厚壁圆筒强度计算公式进行应力计算。

尿素合成塔在使用过程中产生的主要破坏形式有2种，一是内筒泄漏引起的破坏；二是筒节层板和环焊缝发生应力腐蚀断裂而引起的破坏。

1.内筒的泄漏

尿素合成塔内的尿素溶液（氨基甲酸铵溶液）在反应中对碳钢有强烈的腐蚀作用，一旦穿过不锈钢内筒流至碳钢层板以后腐蚀速度会急剧增加，在较短时间就可以腐蚀扩展到穿透筒壁。

内筒的泄漏往往由于内筒上的点腐蚀、缝隙腐蚀、裂纹而引发，在工作条件下引起不锈钢内筒腐蚀的因素很多，其中尿素反应液中存在CI-是产生点腐蚀、缝隙腐蚀及裂纹的主要因素。

2.层板和环焊缝的应力腐蚀断裂

应力腐蚀断裂的特点是几乎完全没有金属宏观体积上的塑性变形，这种断裂会造成压力容器的灾难性事故。由于应力腐蚀裂纹产生、扩展，一直发展至达到和超过临界裂纹长度需要一个过程。因此，能产生应力腐蚀裂纹的压力容器承受到一定拉应力作用，并不马上发生应力腐蚀断裂，而是在经过一段时间以后（几小时、几日、几月、甚至几年），往往在没有预兆的情况下发生突然断裂。

上述2种破坏形式中，第二种的预防难度及危害程度显然大于第一种。

二、应力腐蚀断裂发生的条件

1.一定的拉应力或压力容器金属内部的残余拉应力；

2.金属本身对应力腐蚀的敏感性；

3.能引起该金属发生应力腐蚀的介质。

拉应力、敏感金属、特征腐蚀介质是发生应力腐蚀的三个必要条件，三者缺一，应力腐蚀就不可能发生。

尿素合成塔的操作压力19.6MPa，筒体存在制造产生的残余应力和工作状态筒壁内外湿差产生的热应力。

多层板材15MnVR钢是屈服强度为400MPa级普通低合金高强度钢（大多数尿素合成塔的层板都是选用15MnVR钢），虽然有较高的强度，但塑性、韧性都较C-Mn钢低，且有，较高的缺口敏感性和时效敏感性。

生产区域的工业大气含有氨气、检漏蒸汽中含有的CI-、Na+、NH+3，以及氨渗透试验残留在盲层中（或其他层板贴合间隙之中）的氨。

由此可见，尿素合成塔在生产运行过程中能够同时具备应力腐蚀断裂发生的三个基本条件。

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