高压洗涤器堆焊层腐蚀原因及安全性分析

高压洗涤器堆焊层腐蚀原因分析

高少峰

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

高压洗涤器是化肥化工生产中重要的装置，作用是：用循环甲铵液体吸收来自合成塔顶部的NH₃和CO₂，吸收后的甲铵液体进入甲铵液冷凝器。在设备大修进行内部宏观检验时发现上、下封头与筒体连接部位的堆焊层出现多处严重腐蚀。

2　设备基本情况

（1）设备结构：设备筒体为84＋4mm的16MnR＋316L复合材料；上、下封头为57mm 的16MnR球形封头，内壁采用带极堆焊，堆焊层厚度为5mm，封头与筒体连接部位为手工电弧焊堆焊，堆焊材料为25－22－2焊带和焊条。

（2）技术参数如表1所示：

表1

(www.xing528.com)

3　内部宏观检验情况

对高压洗涤器内部进行清洗，置换处理后，进入内部进行宏观检验发现：筒体复合层颜色呈灰色，表面手摸较光滑，未发现表面质量问题。复合层纵缝颜色呈银白色，焊缝成形良好，经渗透探伤未发现有表面焊接缺陷，母材和焊缝也无明显的腐蚀缺陷。上、下封头堆焊层颜色呈红灰色，上封头堆焊层表面发现有5处φ1～φ2mm的表面焊接气孔。打磨处理后，经渗透探伤确定表面焊接气孔已被消除，打磨深度约为2mm。上、下封头带极堆焊层与筒体复合层连接的手工堆焊区颜色呈灰白色，手摸有明显的粗糙感，有明显的腐蚀倾向，更为严重的是下封头手工堆焊区3点时钟方位已被腐蚀成16×150mm的长形孔洞，并腐蚀到筒体基材，另外还有4处面积分别约为20×50mm、18×40mm、16×30mm、20×40mm的腐蚀区，腐蚀坑深约3～4mm。

从以上的检查情况来看，容器内壁的腐蚀程度上部好于下部，筒体复合层好于堆焊层，带极堆焊区好于手工堆焊区。下封头手工堆焊区已被严重腐蚀，该设备已不能满足安全运行的需要。

4　原因分析

（1）化学成分分析：为了搞清堆焊焊接材料是否正确，在腐蚀孔洞处钻孔取样进行化学分析。取样在手工堆焊区腐蚀孔洞处向下钻2.5mm深孔，经化学成分分析，Cr：23.71％，Ni：19.34％；Mo：2.43％。

从以上化学分析可确认手工堆焊层焊材为25－22－2型，但其Cr含量比《尿素高压设备堆焊工艺评定》规定的数据偏低。

（2）焊接工艺及方法：高压洗涤器腐蚀后，制造单位、设计单位、使用单位、检验单位4家联合对此设备进行了详细的内外部检查。从宏观检验及腐蚀处取样分析结果来看，制造单位在焊接筒体与封头相连的手工堆焊焊接时，焊接工艺制订及焊接方法存在错误，按规定手工堆焊必须横向堆焊，也就是堆焊方向应沿筒体圆周方向进行，而且每层焊道及每层焊道的收弧、起弧应相互错开。每圈焊道应相互重叠，重叠宽度不小于焊缝宽度。而制造单位在堆焊时采用纵向堆焊，也就是堆焊方向沿筒体的轴线方向，使堆焊焊缝的起弧、收弧处集中在筒体的复合层和封头带极堆焊两端，收弧、起弧处相互重叠，从而造成手工堆焊层两边耐腐蚀的有效成分Cr被稀释，使其含量偏低。且堆焊层焊缝重叠宽度较小，有些焊缝几乎不重叠，使手工堆焊层有效耐腐蚀层厚度减薄。同时手工堆焊收弧、起弧处存在微小的焊接缺陷，比如表面气孔、夹渣及疏松等，在遇到强腐蚀介质——甲铵时与复合层相连的手工堆焊层收弧处最先遭到腐蚀，随后沿堆焊层两个焊道的结合面向下发展，并腐蚀到筒体母材。

从以上分析来看，造成这次设备腐蚀的根本原因是：制造单位高压洗涤器没有制造经验，制订的手工堆焊层施焊工艺和方法错误，而且耐腐蚀堆焊层有效厚度不足，焊缝的收弧、起弧处存在表面焊接缺陷所致。

（注：该论文发表于《特种设备安全技术》2005年第5期）