氨冷凝器概况.doc

尿素氨冷凝器的焊接修复1、 氨冷凝器概况我公司尿素装置中的氨冷凝器、卧式列管结构、由筒体、冷却列管、两端封头、进出口管组成，总长6901mm，直径1200mm，筒体厚 mm材质16MnR，冷却列管是0Cr18Ni9Ti，管间介质NH3、CO2、水蒸气。氨冷凝器设计条件设计压力 17kg设计温度 4450C介质 气NH3 CO2 水蒸气换热面积 480M2设备总重 11994kg属类压力容器2、 腐蚀情况及分析氨冷凝器是1996年由 公司制造，1997年运到我公司安装，1999年投入试生产，2001年9月，冷凝器进口圆锥管壁生产泄漏，利用停车检修，自备两块与进口管曲率（直径）相同的弧板焊接在外面，修复后恢复生产，2002年2月氨冷凝器进口补强圈与筒体焊缝附近出现漏点，经测厚检查，补强圈周围筒体严重腐蚀，局部厚06mm。腐蚀分析尿素装置原设计能力为300吨/日，经扩能改造后突破600吨/日，但中压吸收塔未同步改造，仍为填料吸收塔，在系统处于高负荷运行时，产生的二氧化碳气体大幅高于100PPM，这部分气体在塔内不能完全吸收，随大量气体NH3及少量水蒸气进入氨冷凝器，在氨冷凝器进口及附近区域，气NH3与水蒸气形成液氨，液氨与CO2气体反应生成甲铵（NH4GOONH2） 2NH3+CO2=NH4COONH2+Q千卡氨冷凝器进口圆锥管和筒体材质是16MnR，锰含量约0.120.16%，室温组织是铁素体和珠光体。而珠光体组织是铁素体和渗碳体组成的两相复合物。有电解质溶液存在时，铁素体的电极电位比渗碳体低。当冷凝后生成的甲铵溶液附着在钢表面时，由于甲铵溶液是化合物，会离解出带电离子，同时铁素体和渗碳体之间的电位差，在甲铵溶液中就会产生带电离子的定向移动，使铁素体和渗碳体之间形成许多微电池，产生电化学腐蚀，使电极电位低的铁素体成为阳极，而不断被溶解，同时腐蚀的速度还与流速有关，因为流速提高减少了附着物的停滞，减少了局部甲铵的浓度，腐蚀量就会减少。溶液停滞时，腐蚀速度就会加快。CO2气体大幅高于规定值时，与液氨反应生成的甲铵量越大，将对设备的腐蚀作用明显加剧，使设备在运行中存在严重的安全隐患。3、 修复依据压力容器安全技术监查规程压力容器管理规定4、 修复方案材质选择18-8型铬镍奥氏体不锈钢，室温下是单一的奥氏体组织，钢中含有大量的铬和镍，见表1: 使钢表面形成一层稳定，致密，完整的氧化膜（钝化膜），使钢的表面与介质隔开，阻止蚀的进步发展，同时，大量的铬提高了钢的电极电位，避免产生电化学腐蚀，这些因素使18-8型不锈钢具有优良的耐腐蚀性。表1： 0Cr18Ni9Ti化学成分CSiMnPSNiCrTi0.081.000.080.0350.0308.0011.0017.0019.005*C%0.7根据以上腐蚀破坏的原因和18-8型不锈钢优良的耐腐蚀性，我们决定将氨冷凝器进口圆锥管以及筒体受腐蚀区域更换成18-8型不锈钢材质。焊接方法和焊条的选择焊条电弧焊，溶合比为0.40.6，比较小，且灵活方便，不受场地限制，环境因素影响小，故采用电弧焊焊接。18-8型奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接，属异种钢接头，由于珠光体钢母材对焊缝金属的稀释作用，使焊缝中奥氏体化元素含量降低，可能在焊缝中珠光体钢一侧溶合区出现马氏体组织，恶化接头性能，甚至产生裂纹，因此选用具有双相组织的Cr23-Ni13型不锈钢焊条，如E309MO-16（A312）焊接，使焊缝中具有抗裂性较好的铁素体组织。见表2：表2 E309M0-16焊条化学成分CMnSiCrNi0.111.320.481719811焊前准备确认合格的焊工压力容器资质。氨冷凝器是三类压力容器，内部是气NH3，液氨等危险性介质，设备使用条件苛刻，焊接接头属异种钢焊接，焊接工艺复杂，焊前对16MnR低合金钢和18-8型不锈钢做焊接工艺试验。采用V型坡口，将腐蚀区用等离子切割并具有302 坡口，纵向与横向圆滑过渡，尺寸见图1，切割后用磨光机修磨。把不锈钢弧板与圆锥管构件和氨冷凝器组对，坡口根部间隙23mm，错边量不大于1mm，组对合适后点固，组对间隙和坡口见图2，点固距离300mm，点固长度20mm。5、 焊接工艺要点 将焊条309MO-16烘干箱内烘干一小时，放在保温桶中，随用随取。 利用小直径焊条，小电流和快速焊，多层多道焊，焊接电流见表，焊条不摆动，控制热量输入.焊条直径与电流关系见表3：表3 焊条直径与电流关系焊条直径mm2.53.245焊接电流A6075105150 焊接16MnR钢一侧，短弧操作，焊条角度 ，以达到减少母材融化量的目的。每焊接一层后立即锤击，范围在焊缝两侧并靠近母材宽度范围约5060mm，焊完一层停留2030min，确保层间温度不大于60。焊缝全部焊完仍立即锤击，以减小异种金属热膨胀系数不同，造成大的接头应力。焊缝外