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探讨尿素合成塔定期检验
2008-05-09 09:04:31 来源: 作者: 【 】 浏览:778次 评论:0

    2005年,尿素合成塔的使用安全成为了山东省化肥行业共同关注的问题,尿素生产企业在尿素产销旺季停车检验也成为一种无奈。面对“3.2l”事故(本刊注:2005年3月21日,山东省济南市平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司一台尿素合成塔发生爆炸,造成4人死亡、1人重伤和重大财产损失)调查报告迟迟不能公布的现状,2005年7月初,山东省安泰化工压力容器检验中心与山东省特种设备检验研究院联合组成检验小组,共同承担山东省内在用尿素合成塔的专项检验工作。
  2005年7月6日,山东省质量技术监督局下发了《关于对尿素合成塔加强监管的紧急通知》,8月24日,国家质量监督检验检疫总局又下发了《关于进一步加强尿素合成塔生产
  使用检验工作的通知》,对尿素合成塔安全管理和检验工作提出了更为细致的要求。由此可见,此次尿素合成塔的检验工作不同于以往的压力容器定期检验,是一次针对性强。技术要求高,责任明确的专项检验,其目的就是为了防止类似事故再次发生,治理存在的隐患,保障人民生命财产安全。
  截止至2005年l2月底,联合检验小组已经对山东省20家尿素生产企业的42台尿素合成塔进行了全面检验,发现存在严重缺陷的有9台,其中4台因无修复价值而停用。
  一、检验思路
  “3·21”事故原因没有定论,如何才能达到检验目的,是检验工作开始前必须想清楚的。根据国家有关规程对定期检验的要求,检验小组分析认为,尿素合成塔壳体(从容器强度考虑)的主要破坏形式有2种:一种是由于不锈钢内筒发生泄漏,塔内腐蚀介质流至多层板而产生的腐蚀破坏;一种是由于多层板及环焊缝上产生应力腐蚀裂纹而引发的筒体断裂。前一种破环形式的预防,设计人员在尿素合成塔设计制造中已经考虑到了,设置了检漏系统。后一种破环形式没有引起人们的足够重视,而尿素合成塔的工怍条件和环境因素完全能够满足产生应力腐蚀断裂的基本条件,所以,发现塔体内外部存在的应力腐蚀裂纹应当是检验的重中之重。从检验中发现的较大数量的应力腐蚀裂纹证实了分析的正确性。
  安全工作的难点是对物质的危险性的认识和控制,比较上述2种破坏形式,后一种的危害程度和控制难度显然要大于前一种。基于这种分析,检验小组的检验思路就是发现应力腐蚀裂纹,查找诱发因素,探索控制对策。
  为此,在检验前的准备工作中,检验小组向尿素合成塔使用单位提出了拆除外保温层、搭设脚手架的要求。在采用常规检测方法的同时,增加了声发射检测方法。
  二、尿素合成塔在使用中存在的不安全因素
  1.超温运行
  其后果是加快腐蚀介质对不锈钢内筒的腐蚀速度。
  2.超压运行
  其后果是当压力调节系统发生故障时,塔内压力会快速上升。
  3.塔底安全阀不定期校验,甚至锁死
  其后果是当安全阀不起作用时,两泵一机(一甲泵、液氨泵、CO2压缩机)的继续作功,能够使塔内压力急剧上升,很快超过塔体承压极限。
  4.锥管螺纹连接形式检漏管孔内的螺纹密封失效
  其后果是使检漏通道与多层板层间贯通,产生检漏蒸汽串气现象。检漏蒸汽串入多层板层间会对厚壁筒节产生一定的破坏作用。
  5.厚壁筒节上的透气孔未敞开
  尿素合成塔出厂时透气孔旋有丝堵,使用前应当将丝堵拆卸。若透气孔未敞开,其后果是当检漏蒸汽串气后,会在厚壁筒节的局部区域聚集,增大蒸汽压力。
  三、检验中发现的缺陷
  1.存在应力腐蚀裂纹
  多层板及环焊缝存在应力腐蚀裂纹,有的尿素合成塔外层板已经开裂。如图1-4所示。

图1 外层板开裂

图2 外层板应力腐蚀裂纹

图3 外层板应力腐蚀裂纹

图4 环焊缝应力腐蚀裂纹


  2. 不锈钢衬里存在缺陷
  不锈钢衬里发现的缺陷主要有:点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀裂纹(产生在物料进口管与底封头堆焊层连接处)、针孔、机械损伤。
  3. 检漏管孔结构与竣工图不符
  某制造企业生产的尿素合成塔检漏管孔采用锥管螺纹连接的结构,而不是峻工图纸所要求的焊接连接结构。如图5~6所示。

图5 锥管螺纹连接外观

图6 锥管螺纹连接内部

 
  4. 厚壁筒体内部埋藏缺陷
  声发射检测技术对尿素合成塔是否存在活性缺陷进行整体检测,可以检测出缺陷的活动性及危害性,并对活动性缺陷进行定位。有一台尿素合成塔在声发射检测中发现强活性源,经射线检测验证,确认为内部埋藏裂纹。
  四、值得商榷的几个问题
  1. 检漏管孔内锥管螺纹连接密封性能的可靠性
  在国产多层包扎尿素合成塔的厚壁筒节上都开设了4个检漏管孔,用于连接检漏管,设计图纸是采用焊接连接形式,并要求检漏通道不能与多层板层间贯通。而国内某制造企业采用的锥管螺纹通道不能与多层板层间贯通。而国内某制造企业采用的锥管螺纹连接形式,一旦密封失效,就会使检漏通道与多层板层间贯通。锥管螺纹连接形式在检漏系统的安装和使用过程中,没有防止螺纹连接松动的可靠措施。在本次检验中我们发现的多台存在检漏蒸汽串气的尿素合成塔,其检漏管孔都是采用的锥管螺纹连接形式。
  2. 以修代检的不安全行为
  尿素合成塔的定期检验应当由检验机构进行。不少尿素生产企业对尿素合成塔的定期检验存在一个误解,把检修和检验相混淆,常常以制造单位的检修代替了检验机构的检验。由于两者之间存在着差异,以修代检会导致尿素合成塔存在的一些缺陷和隐患不能得到及时发现和治理,并且不能评定尿素合成塔的安全状况等级,给企业压力容器管理工作带来不利影响。
  3.塔底安全阀的开启压力的设定
  一甲泵、液氨泵、CO2压缩机是尿素合成塔的压力源,塔底安全阀指的是一甲泵出口、液氨泵出口、CO2压缩机5段缓冲器上装设的安全阀,其作用是控制尿素合成塔压力源的输出压力,安全阀的开启压力应当不超过尿素合成塔的设计压力(21.6MPa)。可是,当一甲泵和液氨泵上的安全阀开启压力设定在21.6MPa时,由于柱塞泵工作时产生的冲击和振动,常常使安全阀频繁启跳,给生产操作带来麻烦。可是,有的尿素生产车间采取了锁死安全阀的办法来解除此麻烦,这种做法的危害性显而易见。那么,开启压力能不能适当提高呢?我们认为,塔底安全阀不是尿素合成塔的安全泄放装置,只限制压力源的最高输出压力,参照《压力容器定期检验规则》对在用压力容器耐压试验压力表的要求,可以适当提高开启压力,其值不要超过尿素合成塔前次定期检验时核定的耐压试验压力。但是,CO2压缩机缓冲器上装设的安全阀是缓冲器的安全泄放装置,必须按照《压力容器安全技术监察规程》的要求设定开启压力。
  4.尿素合成塔定期检验周期的确定
  关于压力容器定期检验周期,国家质量监督检验检疫总局颁布的《压力容器定期检验规则》第四条规定全面检验周期为:“安全状况等级为1、2级的,一般每6年1次;安全状况等级为3级的,一般3~6年1次;安全等级为4级的,其检验周期由检验机构确定。”
  原化工部颁布的《设备维护检修规程(尿素合成塔)》规定的检修周期为:中修每1年1次,大修每6年1次。
  《山东省尿素合成塔通用检验方案》将尿素合成塔的检验分为年度全面检验和综合分析检验,综合分析检验的周期为3年。使用时间超过20年的,综合分析检验周期应适当缩短。
  国家质检总局2005年8月24日下发的《关于进一步加强尿素合成塔生产使用检验工作的通知》(国制检特函[2005]689号)规定:“目前安全状况等级为3级或采用15MnVR钢板作为包扎层板的尿素合成塔,使用年限不得超过15年;因特殊情况暂时无法更换的,应当按照本通知要求每年进行1次全面检验,但使用年限不得超过20年。采用16MnR或强度级别低于16MnR材料作为包扎层板的在用尿素合成塔,原则上使用年限不应超过20年;使用超过20年的尿素合成塔,应按照《压力容器安全技术监察规程》(质技监局锅发[1999]154号)第133条规定,缩短检验周期,并保证其安全状况等级保持为1级或2级,使用年限可根据检验报告确定。”
  所以,尿素合成塔的定期检验周期应当根据每台尿素合成塔的具体情况来确定,不能一概而论。
  五、控制对策
  危险是指存在着导致人身伤害、物质损失与环境破坏的可能性,而这种可能性因某种(或某些)因素的激发或耦合而变成现实,就是事故。尿素生产使用尿素合成塔的危险性已经由事故证实了。对于事故,定期检验只能作为一种控制方法,有效的控制对策应当从日常维护和操作工艺这2方面来考虑。尿素生产企业应当作好以下工作:
  1. 严格执行原化工部制定的《设备维护检修规程》,按规定的检修内容进行中修、大修,使尿素合成塔达到设备完好标准,并且做好日常维护。
  2. 严格控制好各项工艺指标,不要超温或超压运行。
  3. 定时做好对检漏蒸汽冷凝液中的氨含量分析,发现异常情况应当及时停车查找原因。原因未查明前,尿素合成塔不要继续运行。
  4. 消除蒸汽中含有的有害元素,以及尿素合成塔周围环境中长期存在的有害介质,减少或避免塔体产生应力腐蚀裂纹。
  5. 定期检查和校验安全阀、压力表、温控仪,保证其灵敏可靠,不得将安全阀锁死。
  6. 对于检漏管孔采用锥管螺纹连接结构的尿素合成塔发现检漏蒸汽串气现象时,应当尽快停车检修。
  7. 按照压力容器使用管理规定,落实定期检验制度,按照检验报告书规定的检验周期进行尿素合成塔检验。
  8. 保管好尿素合成塔的技术资料,认真记录运行状态、检验情况、修理及改造情况,达到压力容器的管理要求。
  近期,对于“3·21”事故爆炸原因存在着不同观点的争论,但无论结果如何,尿素合成塔自身存在的不安全因素决不容忽视,尿素生产企业对尿素合成塔定期检验工作也不能轻视。

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Tags:探讨 尿素 合成 定期 检验 责任编辑:我心依旧

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