氨滲透法在氨汽提塔襯里檢漏中的應(yīng)用要點(diǎn)

漆 翔,劉興端,陳 玲

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 瀘州 646005;2.四川天華股份有限公司,四川 瀘州 646207）

氨滲透法在氨汽提塔襯里檢漏中的應(yīng)用要點(diǎn)

漆 翔1,劉興端2,陳 玲1

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 瀘州 646005;2.四川天華股份有限公司,四川 瀘州 646207）

氨汽提塔作為大型尿素生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，鈦襯里在其中起到至關(guān)重要的作用，但襯里一旦發(fā)生泄漏，檢漏工作往往非常困難，嚴(yán)重影響設(shè)備的檢修進(jìn)度和質(zhì)量。本文結(jié)合鈦襯里的結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn)，介紹了氨滲漏A法對該類高壓設(shè)備襯里進(jìn)行查漏的程序、要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，目的是使微小泄漏缺陷能夠高效、快捷地檢出，以確保此類高壓設(shè)備的檢修質(zhì)量和使用安全。

氨滲透法；氨汽提塔；襯里

四川天華股份有限公司尿素裝置是從意大利斯納姆（SNAM）公司成套引進(jìn)的氨汽提法大型尿素生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)尿素52萬噸，1994年11月建成投產(chǎn)。從2007年至2016年期間，該裝置幾臺關(guān)鍵高壓設(shè)備，如氨汽提塔、尿素合成塔以及甲胺冷凝器等，均不同程度多次出現(xiàn)襯里泄漏而導(dǎo)致停車檢修。在檢修過程中，對于襯里缺陷的定位和查找是一個(gè)比較困難的工作，有時(shí)認(rèn)為泄漏量較大，停車后進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部檢查，應(yīng)該能夠較容易地憑借肉眼發(fā)現(xiàn)缺陷，但往往結(jié)果并非如此。對于懷疑泄漏的部位，采用滲透探傷（PT）及目視檢測幾乎不能發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)泄漏但是非常細(xì)微的缺陷，目前多采用氨滲透法檢漏來查找檢修前的缺陷，以及焊接處理完成后的襯里焊縫檢漏。

在上述重要設(shè)備的檢漏中，氨滲透法的重要性不言而喻。在此以氨汽提塔為例，闡述氨滲透法在尿素高壓設(shè)備襯里檢漏的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 設(shè)備概述

氨汽提塔是斯納姆型尿素裝置的核心設(shè)備之一，由意大利FBM公司和新比隆公司制造。該設(shè)備是一臺立式固定管板降膜式列管換熱器，采用上下對稱結(jié)構(gòu)。

表1 氨汽提塔的基本參數(shù)

表2 氨汽提塔的主要零部件

管程高壓部分由管箱、球形封頭、人孔蓋、汽提管、升氣管、和管板等部件組成。上管箱內(nèi)裝有液體分布管、液體分配器、鮑爾環(huán)等內(nèi)件，其中液體分配器與汽提管相連，采用專用的聚四氟乙烯“O”形環(huán)進(jìn)行密封。下管箱內(nèi)無內(nèi)件，但是由于生產(chǎn)中需要控制尿素溶液的液位，因此在汽提塔底部裝有以Co-60作為γ射線源的液控位計(jì)測量制裝置。殼程低壓部分由低壓殼體、膨脹節(jié)、防爆板等組成。為了減少熱量損失和防止設(shè)備或管道內(nèi)可能發(fā)生的局部結(jié)晶或局部冷凝而引起的腐蝕，整個(gè)設(shè)備及進(jìn)出口管道須用保溫棉保溫，汽提塔的全部重量由焊接在膨脹節(jié)上方殼體上的支座承受。設(shè)備基本參數(shù)見表1，主要零部件參數(shù)見表2。

整臺設(shè)備對稱設(shè)計(jì)，在2002年就已經(jīng)倒頭使用，以增加使用壽命。其中接觸工藝介質(zhì)的管箱襯里為ASTM B265Gr.1純鈦，厚度為5 mm，采用爆炸焊貼合制造。

2 泄漏情況

本臺氨汽提塔自2008年以來，襯里多次發(fā)生泄漏，都進(jìn)行了及時(shí)檢漏處理。2013年10月再次發(fā)現(xiàn)上管箱靠近管板處一檢漏管泄漏，由于漏量較小，采用配制沖洗水管對鄰近3組檢漏管進(jìn)行24 h不間斷沖洗，每天定期檢測氨、尿素、二氧化碳和鐵離子含量，以判斷泄漏量大小。經(jīng)過60天后，尿素和氨的泄漏量已達(dá)到10 Kg/天，超過設(shè)定的警戒漏量，于是裝置停車進(jìn)行搶修。由于從設(shè)備檢漏管只能判斷大概的泄漏位置，因此決定采用氨滲漏法來檢查出設(shè)備內(nèi)部襯里上的泄漏缺陷位置。

3 氨滲透法簡介

氨滲漏法適應(yīng)性廣，具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）靈敏度高且與容器體積無關(guān)，隨著氨壓力的升高及曝光時(shí)間的加長而提高，因此，只要被檢件允許，提高氨壓力并適當(dāng)延長曝光時(shí)間，就可以檢出更小的漏孔。

（2）檢測范圍廣，靈敏度與被檢件的容積大小無關(guān)，如果無特大漏孔，一次充氨便可以檢完所有的可疑泄漏點(diǎn)，因此該方法特別適合于大型容器、復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及長管道的檢漏。

（3）氨氣能穿過被油、水阻塞的漏孔，因此可以適當(dāng)降低對被檢件清潔程度的要求。

根據(jù)NB/T 47013.8-2012《承壓設(shè)備無損檢測》和HG/T 20584-2011《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》，氨滲漏法分為充入100%氨氣法（A法）、充入10%～30%體積氨氣法（B法）和充入1%體積氨氣法（C法）等3種方法。氨氣濃度越高，檢測壓力越低，保壓時(shí)間則越短。高壓設(shè)備襯里的檢漏通道容積不大，但是分布曲折，加之鈦襯里較薄，不能承受較大背壓，因此采用充氨試驗(yàn)壓力較低的A法較為適宜。

采用的氨滲漏A法示意圖如圖1所示：

4 查漏程序

（1）安裝氨檢漏裝置，分別連接引氨管線至檢漏管、檢漏管至真空泵、氮?dú)獾綑z漏管的置換管線。

（2）用壓縮空氣將檢漏裝置的灰塵吹掃干凈。

（3）用氮?dú)庵脫Q襯里檢漏通道空間的空氣，氮?dú)獾膲毫Σ淮笥?.94 KPa （表壓），最多不超過0.05 MPa，分析出口的氧含量，直至出口氧含量≤5 %，以避免形成氨氣和空氣的爆炸混合物（其爆炸極限為15～18 %體積），關(guān)閉進(jìn)口閥門。

（4）用真空泵將檢漏通道的空間進(jìn)行抽真空，至壓力低于6.65 KPa（絕壓）。

（5）通入氣氨使壓力逐漸升高到2.94 KPa（表壓），保壓10至12小時(shí)。

（6）具體檢查頻率為每2小時(shí)涂刷酚酞試劑檢查一次。先把酚酞試紙貼在該層襯里對接焊縫、蓋板焊縫等所有可能發(fā)生泄漏的部位，將配制好的檢測顯色劑噴到試紙上，觀察試紙上有無變色和紅色斑點(diǎn)出現(xiàn)。

（7）如果發(fā)現(xiàn)新的漏點(diǎn)，則排除檢漏通道里的氨后，進(jìn)行打磨補(bǔ)焊處理，再次進(jìn)行氨滲漏。

（8）如果沒有發(fā)現(xiàn)新漏點(diǎn)，經(jīng)各方簽字確認(rèn)，氨滲漏檢查結(jié)束。檢查結(jié)束后，用氮?dú)庵脫Q襯里夾層通道中的氨。

（9）檢查結(jié)束后，拆除檢漏用的設(shè)備和儀表，并進(jìn)行清理，用氮?dú)庵脫Q檢漏空間的氨。

5 幾點(diǎn)重要的注意事項(xiàng)

（1）氨汽提塔封頭、管箱及管板的襯里通道互為獨(dú)立回路，但在氨檢漏時(shí)希望同時(shí)將幾個(gè)回路同時(shí)檢測，所以氨檢漏系統(tǒng)遠(yuǎn)較一般設(shè)備查漏復(fù)雜，要設(shè)計(jì)好送氨總管、抽真空總管及各回路支管，并設(shè)置相應(yīng)的HIP高壓三通針型閥。

（2）泄漏處壓差越大，氨氣穿透越靈敏。但是高壓設(shè)備襯里多為5～8 mm，鈦襯里一般偏薄，多為5 mm。所以襯里夾層通道中的充氨壓力必須保證襯里的結(jié)構(gòu)安全，不能超過3 KPa，否則可能會會使襯里受壓過高造成失穩(wěn)。需要設(shè)置2塊以上氨壓力表，在升壓及保壓期間密切監(jiān)控，嚴(yán)禁超壓。

（3）由于系統(tǒng)泄漏后運(yùn)行60天后才停車，要采用蒸汽或冷凝液對襯里夾層通道反復(fù)沖洗，避免甲胺結(jié)晶堵塞，影響檢漏效果。

（4）由于尿素裝置停車損失大，多數(shù)時(shí)候會盡量縮短搶修時(shí)間，有些廠家往往采用A法時(shí)，把保壓時(shí)間定在4～6 h左右。但是多次搶修發(fā)現(xiàn)，發(fā)生泄漏的微小裂紋和針孔無法用肉眼發(fā)現(xiàn)，原因是襯里泄漏時(shí)裂紋發(fā)生在高溫高壓下，裂紋呈張開狀態(tài)，而停車后溫度降至常溫，此時(shí)的裂紋呈縮小或收攏狀態(tài)，需要更長的保壓時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)缺陷。

（5）顯色劑配方問題，HG/T 20584-2011《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》推薦的酚醛試劑配方為1 %酚酞+50 %酒精+50%水。也可以采用其他配方，如配方一：1000 g水（NH3－＜0.2ppm）+150 g硫酸鋇+50 g酚酞（1.5 %酚酞酒精溶液）+適量淀粉；配方二：1 %酚酞+5 %乙醇+10%丙三醇+水。

（6）尿素裝置氣氨充足，在緊急搶修期間如發(fā)生氨瓶供應(yīng)短缺時(shí)，可以將系統(tǒng)中的氣氨減壓后作為檢漏用，但必須嚴(yán)格控制充氨壓力以及含水量。

6 結(jié)語

氨滲透法雖然是一種較常見的泄漏檢測方法，但相比超聲波、磁粉等常規(guī)無損檢測方法來說，具有一定的系統(tǒng)性，需要考慮的問題更多，反映出的缺陷更為精準(zhǔn)和全面。而與昂貴的氦檢漏法相比，又顯得成本低廉，實(shí)施較為簡便，不需要專門的檢漏儀器。氦檢漏法雖然靈敏度更高，但是不易準(zhǔn)確確定缺陷位置，在這一點(diǎn)上遠(yuǎn)不如氨檢漏法發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)的一目了然。綜上所述，氨滲透法仍然是目前尿素高壓設(shè)備襯里檢漏的首選方法之一。

[1]程曉林.高壓容器襯里的氨滲漏法檢漏[J].中國設(shè)備,2004(11):26-27.

[2]孫承佳.壓力容器氨泄漏檢查方案制定研究[J].科技導(dǎo)向,2015(09):123.

[3]張林茂.氨滲透法在尿素合成塔檢漏中的應(yīng)用[J].小氮肥,2013(04):IV-V.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.178

漆翔（1974-）,男,四川瀘州人,本科,高級工程師,主要研究方向:化工裝備制造、焊接及檢測。