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作者：鄭曉敏

 1定期檢驗(yàn)項(xiàng)目及其意義

1.1宏觀檢驗(yàn)

  宏觀檢驗(yàn)主要檢查容器本體結(jié)構(gòu)，幾何尺寸、表面情況以及焊縫、襯里等。尿素合成塔常見(jiàn)的宏觀檢驗(yàn)超標(biāo)缺陷主要有溝槽腐蝕、內(nèi)襯機(jī)械劃傷、物料管偏置引起的局部沖刷腐蝕等。

較嚴(yán)重的宏觀檢驗(yàn)缺陷是內(nèi)襯鼓包。某尿素合成塔宏觀檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)第5筒節(jié)（從下向上數(shù)）內(nèi)襯縱逢向左0—300mm、向右0—400mm母材上存在若干個(gè)鼓包(見(jiàn)圖1 (a))。造成這種缺陷的原因主要是開(kāi)車時(shí)升溫過(guò)快，使得襯里自由變形量大于筒體的膨脹量。由于襯里受簡(jiǎn)體限制，在周向和軸向產(chǎn)生附加的壓應(yīng)力，在內(nèi)壓作用下，器壁都受到周向和軸向的拉應(yīng)力，襯里將變形鼓包。降壓時(shí)降壓速度過(guò)快，襯里內(nèi)外壓差達(dá)到一定值也會(huì)產(chǎn)生鼓包。

  某尿素合成塔宏觀檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)第二筒節(jié)（從上向下數(shù)）鼓包一處(見(jiàn)圖1(b))，面積為1750×515mm，最大突起高度150mm。造成這種缺陷的主要原因是停車排塔時(shí)沒(méi)有關(guān)閉檢漏蒸汽或在空塔狀態(tài)下通入檢漏蒸汽，在襯里內(nèi)外造成壓差，壓差超過(guò)內(nèi)襯承受外壓限度時(shí)，產(chǎn)生鼓包。

外層板開(kāi)裂（見(jiàn)圖2）也是宏檢時(shí)較嚴(yán)重的缺陷之一。目前已有山東、陜西、甘肅、新疆、廣西等6臺(tái)尿素合成塔拆除保溫層后宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)尿塔外部多數(shù)筒節(jié)層板爆裂，因無(wú)修理價(jià)值設(shè)備直接報(bào)廢。層板開(kāi)裂主要是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，這從裂紋的斷面形貌和裂紋尖端金相得到更好的印證。

1.2壁厚測(cè)定

  由于尿素合成塔高溫高壓的強(qiáng)腐蝕工況，尿素合成塔內(nèi)襯的均勻腐蝕減薄蝕不可避免，檢驗(yàn)中內(nèi)襯測(cè)厚是一個(gè)必不可少的檢驗(yàn)項(xiàng)目。測(cè)厚主要有兩個(gè)作用，一是實(shí)測(cè)尿素合成塔內(nèi)襯最小壁厚，另外也可衡量?jī)?nèi)襯年腐蝕速率。正常情況下尿素合成塔超低碳奧氏體不銹鋼內(nèi)襯年腐蝕速率不大于0.2mm/a，最小壁厚不小于4mm。

通過(guò)對(duì)大量尿素合成塔平均剩余壁厚的統(tǒng)計(jì)分析（如圖3所示）可以看出，投用超過(guò)13年后各尿素合成塔內(nèi)襯腐蝕規(guī)律開(kāi)始有明顯的分化，個(gè)別塔內(nèi)襯腐蝕加劇，甚至低于4mm。因而對(duì)于使用周期超過(guò)13年以上的尿素合成塔無(wú)論從工藝流程、現(xiàn)場(chǎng)操作還是定期檢驗(yàn)都應(yīng)引起格外的重視，以確保設(shè)備的安全使用。

另外由于一般尿塔中偏上部物料混合反應(yīng)充分，但氰酸根濃度高，腐蝕嚴(yán)重。多臺(tái)塔各筒節(jié)平均壁厚概率統(tǒng)計(jì)為中偏上部最薄，其次是中部筒節(jié)，最上部壁厚略小于最下部壁厚。一般如圖4 (a)分布。

  如果出現(xiàn)了明顯的壁厚分布規(guī)律差異(如圖4 (b)所示），一般是使用中出現(xiàn)了（或出現(xiàn)過(guò)）工藝問(wèn)題，比如脫硫出現(xiàn)問(wèn)題、鈍化不好、多塔并聯(lián)管道分壓不均勻等，這時(shí)應(yīng)引起格外的重視，不僅僅是尿素合成塔，與之相連的其他容器和管道都應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)。

1.3滲透檢測(cè)

  滲透主要用于檢測(cè)內(nèi)襯腐蝕坑、孔、腐蝕溝槽、裂紋、進(jìn)料管管口裂紋等缺陷。內(nèi)襯滲透檢測(cè)的主要目的是防止內(nèi)襯出現(xiàn)貫穿性缺陷。對(duì)于狹窄的深孔、槽等液體流動(dòng)不暢，鈍化不良，腐蝕速度會(huì)進(jìn)一步加劇。

  2008年底對(duì)163臺(tái)次尿素合成塔全面檢驗(yàn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，液氨物料管管口裂紋43次，出現(xiàn)概率為26.4%。進(jìn)一步研究表明液氨物料管管口裂紋主要是由于物料管焊接結(jié)構(gòu)、溫差應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)和工況條件等因素綜合影響造成的。其中溫差應(yīng)力是造成管口裂紋的主要因素。在不影響化學(xué)熱平衡的前提下適當(dāng)提高液氨預(yù)熱溫度將極大地降低管口裂紋的出現(xiàn)幾率。目前多數(shù)企業(yè)已經(jīng)采取了對(duì)三物料管進(jìn)口段適當(dāng)提高預(yù)熱，極大的降低了液氨管管口裂紋產(chǎn)生的傾向和嚴(yán)重程度。

此外由于工藝原因，尿素合成塔上封頭與簡(jiǎn)體熱影響區(qū)容易出現(xiàn)垢下裂紋，由于垢下流動(dòng)性小，氧化鈍化效果不好，更容易進(jìn)一步加速垢下裂紋的擴(kuò)展，甚至出現(xiàn)貫穿性缺陷，引發(fā)強(qiáng)度層腐蝕。因此對(duì)于結(jié)垢明顯的尿素合成塔應(yīng)先對(duì)上封頭與簡(jiǎn)體相連環(huán)焊縫T型接頭兩側(cè)進(jìn)行打磨檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)垢下裂紋，應(yīng)進(jìn)一步打磨和擴(kuò)探，直至缺陷消除。

1.4磁粉檢測(cè)

  對(duì)尿素合成塔外層板環(huán)、縱焊縫、裙座安裝焊縫進(jìn)行磁粉檢測(cè)以發(fā)現(xiàn)表面或近表面缺陷。缺陷的形態(tài)主要為應(yīng)力腐蝕造成的裂紋。這些裂紋如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將進(jìn)一步擴(kuò)展，降低塔體的承載能力，造成重大安全隱患。

  裂紋的發(fā)生部位不僅在環(huán)縱焊縫及其熱影響區(qū)，有時(shí)裙座角焊縫、母材等也有可能產(chǎn)生裂紋，特別是尿素合成塔制造時(shí)支承部位的母材更容易出現(xiàn)裂紋。

需要特別注意的是，諸多檢驗(yàn)實(shí)例表明，有時(shí)多層層板并不一定具有止裂性。多層裂紋內(nèi)外層裂紋有時(shí)具有一定的對(duì)應(yīng)性(見(jiàn)圖6 (a))，但其相對(duì)位置并非完全垂直對(duì)應(yīng)(見(jiàn)圖6(b))。因此檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂紋裂穿第一層層板時(shí)，采用開(kāi)天窗方式擴(kuò)探下一層還是很有必要的。對(duì)于個(gè)別企業(yè)修理時(shí)僅通過(guò)砂輪打磨一狹長(zhǎng)帶以確認(rèn)下一層無(wú)缺陷的做法極易漏掉嚴(yán)重的層板下裂紋等缺陷，為設(shè)備的安全運(yùn)行埋下隱患。

1.5聲發(fā)射檢測(cè)

聲發(fā)射檢測(cè)是利用耦合在塔體外表面上的壓電傳感器來(lái)檢測(cè)材料開(kāi)裂或缺陷活動(dòng)過(guò)程中所輻射出來(lái)的應(yīng)力波。由于尿素合成塔深環(huán)焊縫的特殊結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖7的裂紋由于裂紋致密度高，角度不確定等因素，采用射線檢測(cè)檢出率較低。由于多層層板尖端的干擾，超聲檢測(cè)的判定也較困難。超聲相控陣檢測(cè)缺乏相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。聲發(fā)射是針對(duì)這種缺陷較有效的檢測(cè)方式之一，也是比較快捷的檢測(cè)方式，但需要對(duì)多層包扎結(jié)構(gòu)聲發(fā)射信號(hào)衰減規(guī)律測(cè)定、傳播速度測(cè)量、聲發(fā)射信號(hào)識(shí)別等進(jìn)行特別的研究，必要時(shí)通過(guò)對(duì)缺陷現(xiàn)場(chǎng)解剖驗(yàn)證從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)缺陷的定位和活度測(cè)量。

2其他注意問(wèn)題

  由于內(nèi)襯泄漏后塔內(nèi)尿素和氨基甲酸銨溶液對(duì)強(qiáng)度層腐蝕速度非�？�( >1000mm/a)，為防止強(qiáng)度層因腐蝕失效，尿素合成塔在頂蓋和筒節(jié)上分別設(shè)計(jì)了檢漏孔以便早期發(fā)現(xiàn)尿素合成塔內(nèi)筒泄漏，避免惡性事故的發(fā)生。目前檢漏方式有：蒸汽檢漏、氮?dú)鈾z漏、空氣檢漏、惰性氣體檢漏等。

  蒸汽檢漏是用的最早的檢漏方式之一，但多采用二次蒸汽作為檢漏介質(zhì)，加上系統(tǒng)冷凝液回收的因素，蒸汽純度難以保證。蒸汽中的碳酸鹽、鐵銹以及雜質(zhì)在停車降溫時(shí)容易結(jié)晶堵塞檢漏通道。一旦蒸汽中含有氯離子、碳酸根離子等有害介質(zhì)，長(zhǎng)期使用會(huì)造成內(nèi)襯層背側(cè)局部積液濃縮，形成對(duì)設(shè)備應(yīng)力腐蝕環(huán)境。在尿素合成塔高溫、高壓工作狀態(tài)下，冷凝液沉積部位極易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致內(nèi)襯層背側(cè)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。因而發(fā)生內(nèi)襯非焊縫位置泄漏的尿素合成塔，對(duì)于內(nèi)襯母材背側(cè)缺陷的補(bǔ)充檢測(cè)是很有必要的，由于缺陷位于背側(cè)，采用超聲檢測(cè)或者Lamb波檢測(cè)是比較可行的方式之一。

此外由于加工工藝、酸洗控制不當(dāng)以及操作不合理等問(wèn)題造成同一筒節(jié)的通氣孔和檢漏孔發(fā)生了串通。在工藝蒸汽不純串入層板間隙時(shí)，可能導(dǎo)致尿素合成塔層板局部應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（見(jiàn)圖8）。對(duì)于這種情況的開(kāi)裂，一定要采取開(kāi)大于所在層層板裂紋區(qū)域的天窗擴(kuò)探下一層，確保各層裂紋均打磨消除，而不能簡(jiǎn)單的把第一層層板裂紋消除后盲目補(bǔ)焊。

3結(jié)束語(yǔ)

  多層結(jié)構(gòu)的尿素合成塔因結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定而被企業(yè)安全意識(shí)重視不夠。2005年發(fā)生嚴(yán)重爆炸事故后，多數(shù)企業(yè)都進(jìn)行了針對(duì)性的安全檢查，卻往往忽視了對(duì)事故征兆和事故苗頭進(jìn)行排查。尤其是近幾年表現(xiàn)在實(shí)際行動(dòng)上的安全意識(shí)明顯在減弱，定期檢驗(yàn)重視不足。

  航空界海恩法則顯示：每一起嚴(yán)重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。該法則對(duì)于特種設(shè)備檢驗(yàn)，對(duì)于尿素合成塔的使用安全同樣適用。事故的發(fā)生是量的積累的結(jié)果，任何一起事故都是有原因的，并且是有征兆的。安全生產(chǎn)是可以控制的，安全事故是可以避免的。再好的技術(shù)，再完美的規(guī)章，在實(shí)際操作層面，也無(wú)法取代人自身的素質(zhì)和責(zé)任心。安全不僅是設(shè)計(jì)、制造和使用管理，檢驗(yàn)也是不可忽視的一環(huán)。作為檢驗(yàn)人員更應(yīng)加強(qiáng)尿素合成塔等含襯里設(shè)備檢修檢驗(yàn)，及時(shí)消除安全隱患。

4摘要：歸納總結(jié)了尿素合成塔宏觀檢驗(yàn)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)等檢驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)。另外專門指出了檢漏介質(zhì)造成層板開(kāi)裂的缺陷處理注意事項(xiàng)。對(duì)于提高尿素合成塔定期檢驗(yàn)質(zhì)量具有較高的指導(dǎo)意義。