浅析甲胺冷凝器的管理与维修

学术论文 2015-12-29 08:55:17
  一、概述 
  甲胺冷凝器(U-EA151)是川化集团化肥厂二尿车间高压圈的重要设备,其建设安装于2003年8月,投产于2004年1月。至今已使用了6年时间。甲胺冷凝器主要由冷凝段和上部洗涤段组成。冷凝段有U型管10层塔板,其操作温度为181℃、压力15.2Mpa。从气提塔(U-DA151)来的氨和二氧化碳进入其底部,在壳层冷凝形成甲胺和尿素。壳层形成的冷凝热用来产生0.54Mpa的低压蒸汽。在甲胺冷凝液的洗涤段设有一填料段,用回收工段返回的甲胺液吸收从冷凝段来的未冷凝的氨和二氧化碳。洗涤段的甲胺液在重力作用下降落到冷凝段。 
  甲胺冷凝器中的介质腐蚀性较强,对设备的材料要求比较高,而且在如此高的压力和温度下,设备的材料的抗腐蚀性能大大降低。所以,解决其材料的抗腐蚀性能是我们工作的重中之重。经过多次对甲胺冷凝器的检查检修,总结出以下几点供大家参考:首先,甲胺冷凝器的操作条件应该严格控制,严禁超温超压;其次,在设备运行过程中,足够的氧是保证设备内表面形成保护膜的先决条件;再次:设备表面的光洁度有利于设备的长期稳定运行;最后,设备的定期检验是设备稳定运行的有利保证。 
  二、问题现象和分析 
  在完成化肥厂引进装置大修之后,于2009年7月13对甲胺冷凝器试压,当压力升至5MPa时,发现一处检漏瓶有连续气泡冒出。初步断定,此处夹套层已经泄漏。在经过紧急的工艺处理之后,对甲胺冷凝器进行开罐检查,发现泄漏夹套处的容器内壁有一块结晶块。 
  由此可以判断,此处已经被腐蚀穿孔,且是在上次运行周期内就已经腐蚀了。以至于溶液进入腐蚀孔内,在停车之后,由于腐蚀孔与排空了的设备之间的压力差,使腐蚀孔内的介质倒流回设备内表面,形成一个结晶块。而在设备运行过程中未发现泄漏,可能有以下原因: 
  ① 检漏管堵塞, 
  ② 腐蚀孔只腐蚀到夹套层,并由于温度的原因,在夹套内凝固,使介质无法外流; 
  ③ 设备是在停车和试压过程中才由于压力和腐蚀共同作用才腐蚀穿的。 
  根据结晶的外观情况,我们大致断定缺陷为腐蚀孔。在去除结晶块之后,缺陷完整的暴露在我们眼前,正如我们所料为一个腐蚀孔。而且根据孔的形状,大致可以判定它是由于孔蚀所产生的。确认了泄漏点后,首先应对此腐蚀孔进行打磨。考虑到腐蚀孔可能穿透了衬里层,到达了碳钢层,所以在打磨过程中应特别注意腐蚀对碳钢层的影响。 
  三、问题处理 
  在确认的问题的危险性后,我们对缺陷进行了处理。首先,打磨腐蚀孔,为了观察其对衬里和碳钢层的影响情况,我们扩大了打磨面积。在打磨过程中我们发现,腐蚀孔已经发展成一个直径为4个毫米左右的圆孔,深度已经贯穿衬里,且在碳钢层也形成了一个2-3毫米深的一个腐蚀坑。确认了腐蚀孔对设备造成的危害之后,对腐蚀孔内的结晶物进行了清洗,以保证修复过程中的焊接质量。在对腐蚀孔进行打磨清洗之后,我们对它进行了补焊处理,考虑到衬里堆焊层的材料为25Cr22Ni2Mo,我们在基层用309焊丝打底,表面用25Cr22Ni2Mo焊丝覆盖。焊接完成后进行作色探伤,未发现有新生焊接缺陷产生。 
  四、原因分析 
  甲胺冷凝器的运行过程中,首次出现了因为衬里腐蚀导致泄漏的情况,看来,以后对整个二尿高压圈的检查的时候,衬里―特别是堆焊层的检查势在必行。尤其是在焊接过程中产生的收缩孔,是必去消除的。由于受到工况的影响,尿素设备的腐蚀是不可避免的,优质的材料加上良好的管理是提高设备使用寿命的有利保证。特别是设备内表面的腐蚀钝化膜的形成,有利于设备的耐腐蚀性能的提高。但在使用过程中,总由于多种多样的问题致使设备的钝化膜遭到破坏,引发设备的腐蚀。这在我们以后的工作中更应该加强相关的管理和技术改革。在此次抢修过程中我们发现,在这个腐蚀孔旁的接管周围,正上方的11点~13点处有均匀的小凹坑(见下图),初步判断其为设备加工过程中,为了方便接管的定位所加工的定位孔。经仔细查看,发现腐蚀孔周围也存在的做相应的定位孔,而腐蚀孔正好位于定位孔的圆周上,且与其他定位孔的间距相当,由此可以断定:此腐蚀孔是由于在加工过程中所打的定位孔所发展来的。由于定位孔的加工深度比较大,孔的前端形成一个锐角,使流动的溶液无法进入此处,形成死角后无法形成完整的钝化膜。而在这种25Cr22Ni2Mo的材料在未形成钝化膜的时候也是非常容易腐蚀的,这也为孔蚀创造了条件。又由于此腐蚀孔在堆焊层上,面积极小平时不容易发觉。而在平时的开罐检查中,也只是对堆焊层进行了抽查,发觉这类缺陷的可能性微乎其微。在处理问题过程中我们还发现,在甲胺冷凝器内部,有的部位的金属钝化层由于某种原因而产生了开裂脱落的现象,致使容器衬里直接暴露在介质中,削弱了其抗腐蚀性能,这对于设备的运行是相当危险的。而针孔腐蚀就是由于设备内的某些小孔内的介质不流动,无法提供连续的氧气,使金属在此处发生腐蚀。所以在介质中加入氧气,使其与介质在衬里表面发生反应,生成一层保护膜是非常有必要的。 
  通过此次修理,甲胺冷凝器再次投入运行,并一次开车成功。本次对甲胺冷凝器的抢修暴露出我们平时检查的缺陷。由于经验得缺乏,对设备的原始加工缺陷的了解和估计不足,导致此次设备的反复修理。在以后的设备检查中,应该把原始缺陷的检查列为检验项目,特别是堆焊层的夹渣、鼓包等缺陷的检查。而对于修复过的缺陷部位,则是下次检查的重中之重。 
  五、结束语 
  压力容器的检查往往受到经验、时间以及检测手段的限制,而引起一些漏检现象。在以后的检验过程中,我们应认真的总结经验,加大对不确定因素的检查力度,提高检测质量,为设备的长期稳定运行打下坚实的基础!而在设备的长期运行中,我们不仅仅从检验修理角度考虑问题,更应该加强平时管理,为设备的安全稳定运行提供良好的操作条件。对甲氨冷凝器而言,在平时的操作运行中我们更应该注意到以下几点:①严禁超温超压;②在工艺气介质中加入足够的氧气,以保证设备内表面形成一层完整的钝化膜;③尽量避免设备长期快速的负荷波动;④定期对设备进行检验。总之,加强设备的运行维护和定期检验,是保证设备长期稳定运行的有利保证,也才能够为生产装置的安稳长满优的运行贡献我们绵薄之力!
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