吸收塔改造監檢應重視的幾個問題

樊繼春

（福建省特種設備檢驗研究院三明分院，福建 漳州 365000）

1 序言

某化工企業吸收塔于2002年6月建成投用。該塔高48.4m，塔體材料，操作壓力2.9MPa。塔體分成兩段，下段直徑2800mm，壁厚30mm，上段直徑1800mm，壁厚22mm，上段有13個筒節。

2012年停產大修，在對該塔進行全面檢驗時，發現該塔最高處的7個筒節內壁有大量形狀不規則的坑狀腐蝕，局部腐蝕特別嚴重有20多處，最長連續腐蝕區120mm×50mm，腐蝕坑深度最大有7mm。該企業決定大修期間對吸收塔進行改造，更換這7個筒節及上封頭，重新制作一塔段與原塔體組對焊接，更換的塔段材料采用不銹鋼材料。塔段組對詳見示意圖。

福建省特種設備檢驗研究院三明分院對該塔段的安裝改造進行監督檢驗。該塔的改造監檢有以下三個特點：一是停產大修期間，臨時決定更換腐蝕嚴重的塔節，制造安裝時間非常緊，必須加班加點趕工才能按時完成，容易出現差錯。二是由一家壓力容器制造廠設計制造由這7個筒節及上封頭組成的塔段，運到現場，再由另一家安裝公司完成組對焊接和耐壓試驗。三是更換的塔段位于吸收塔的最高處，在吊裝組對焊接后，如果塔段的制造質量和安裝質量存在超標缺陷，將難以整改，可能影響設備的正常使用，甚至產生嚴重的安全隱患。

2 改造監檢應重視的幾個問題

2.1 重視對制造資料的審查

2.1.1 審查設計文件

雖然塔段只是半成品，也應按現行壓力容器相關標準設計、制造、檢驗和驗收。應有設計圖紙，設計總圖上應加蓋壓力容器設計許可證印章，設計、校核、審核簽字手續完整。

2.1.2 審查出廠資料

塔段制造完成運到現場，制造單位應提供塔段制造合格證，塔段質量證明書，包括主要受壓元件材質和復驗數據、無損檢測報告、外觀和幾何尺寸檢查報告、塔段制造監督檢驗證書。雖然塔段不是完整的一臺壓力容器產品，但它是吸收塔重要組成部分，制造單位也應按照《壓力容器安全技術監察規程》的規定提供這些資料。

2.1.3 材料交貨狀態應為固溶熱處理

因為奧氏體不銹鋼板在軋制過程中，組織內部會有碳化鉻析出，引發晶間腐蝕。晶間腐蝕是形成腐蝕裂紋并導致泄漏的最主要原因。經過固溶熱處理，使沉積在晶界上的碳化鉻重新溶解到奧氏體組織中去，可以達到提高抗晶間腐蝕的能力。所以GB150.2－2011《壓力容器》明確規定，奧氏體型（S3××××）鋼板以固溶熱處理狀態交貨[1]。

監檢人員應核查筒體和封頭的材料質量證明書是否符合標準的要求。如果設計文件有規定對奧氏體型不銹鋼材料制造的容器進行焊后熱處理，以及對封頭成形后進行固溶處理，還應審查熱處理報告。

2.2 重視對安裝資料的審查

2.2.1 對安裝單位安裝資質的審查要嚴格

目前工程建設領域競爭很激烈，有資質的承包企業低價中標，再分包或轉包給無資質單位施工的現象時有發生，應要求安裝施工單位提供壓力容器安裝改造維修許可資格證書原件，證書中安裝單位名稱應與《特種設備安裝改造維修告知單》和安裝合同中安裝單位名稱一致。

吸收塔為Ⅱ類壓力容器，按《壓力容器安裝改造維修許可規則》TSG R3001-2006的規定，該塔改造單位應具有1級壓力容器安裝改造維修許可資格，或具有D2類壓力容器制造許可資格才能實施改造。

2.2.2 重視對施工方案的審查

2.2.2.1 檢查焊工資格

因組對環焊縫一側材料為不銹鋼，另一側材料為低合金鋼，屬異種鋼焊接。焊接位置為橫焊，焊件厚度22mm。按TSG Z6002－2010《特種設備焊接操作人員考核細則》，為了能適用焊件焊縫金屬厚度，參加施焊的焊條電弧焊焊工應具有SMAW－FeⅣ－2G－12－Fef4考試合格項目[2]。

2.2.2.2 檢查施焊工藝

焊接方法采用焊條電弧焊。根據焊件材料種類、性能要求、化學成分和工作條件來選擇合適的焊材。組對焊縫為異種鋼焊接，耐腐蝕要求一般，可選用普通奧氏體不銹鋼焊條E309-16（牌號為A302）。組對坡口采用不對稱的X型坡口，焊前將坡口清理干凈，坡口兩側各100mm范圍內涂上白堊粉，防止鋼材表面金屬飛濺物。

為保證焊接質量，合理安排焊接次序。先施焊內表面，填充焊縫內表面與母材平齊。用電弧氣刨從外表面清根，再用角向磨光機打磨坡口，徹底清除熔渣，消除熱影響區對焊接接頭耐腐蝕性的影響，坡口邊緣及根部露出金屬光澤，然后再施焊焊縫外表面。為減少焊接應力，施焊時分多層焊接，在焊接工藝評定所確認的范圍內，采用較小的焊接電流，較大的焊接速度，避免焊接接頭過熱。施焊時同時采取防風措施。

2.2.2.3 檢查引用的焊接工藝評定項目

檢查焊接工藝中引用的焊接工藝評定報告。組對焊縫兩側的母材為異種鋼，按NB/T 4714-2011《承壓設備焊接工藝評定》，屬Fe-1類母材，屬Fe-8類母材，應按這兩類母材相焊進行焊接工藝評定。筒體壁厚為22mm，即焊件厚度為22mm，為了能適用于焊件母材厚度的有效范圍，焊接工藝評定報告中的試件母材厚度T應大于10mm。因焊接位置的改變是次要因素，所以如果改造單位提供的焊接工藝評定報告的焊接位置不是橫焊，就不需重新評定，但需重新編制焊接工藝規程[3]。

2.3 吊裝前重視對更換塔段制造質量的檢查

2.3.1 檢查與塔壁連接的墊板材料是否與塔壁的材料相同

塔段在吊裝前塔內壁焊接用于安裝塔盤的支撐圈和支撐耳板，塔體外壁現場焊接平臺和爬梯，上封頭現場焊接用于裝卸填料用的塔頂吊柱。所有支撐圈和耳板的材料應與塔壁材料相同，平臺、爬梯和塔頂吊柱與塔體連接應有墊板過渡，墊板材料為不銹鋼，不應采用碳鋼材料，避免角焊縫滲碳，引起局部腐蝕。

2.3.2 檢查筒節和封頭材料標記并進行壁厚測定

因制造時間緊，有可能發生材料牌號和厚度差錯，造成混用和誤用。吊裝前檢查筒節和封頭上材料標記是否與質證書一致，檢測更換塔段各個筒節和封頭壁厚值是否符合設計要求，并做好記錄。塔段的幾何尺寸、焊縫質量、接管方位由制造單位負責，但監檢人員有必要在吊裝前對一些重要項目進行抽查復核。

2.3.3 檢查塔段是否進行酸洗、鈍化

為了消除奧氏體不銹鋼制容器表面形成的油污、擦傷、鐵銹及金屬飛濺等污物，使其表面清潔、光亮、均勻，改善工件的外觀質量，提高產品的耐腐蝕性能，因此，對有抗腐蝕要求的奧氏體不銹鋼制容器表面應進行酸洗、鈍化處理。焊縫及熱影響區的酸洗鈍化起生成牢固保護膜防止腐蝕的作用，如果酸洗鈍化不足或有缺損，應補做。

2.4 重視組對直線度的檢查

更換的塔段與吸收塔吊裝組對時，如果直線度超標將造成塔體傾斜，塔內液體分布器就無法安裝水平，投用后會造成液體沿塔壁的不均勻流動，可能引起沖刷腐蝕，所以應嚴格控制組對的直線度。組對時在地面上架設兩臺經緯儀，測量組對直線度，兩經緯儀相互成90°，在兩個方向同時觀測。按JB/T4710-2005《鋼制塔式容器》的規定，任意3000mm長度筒體直線度偏差≤3mm，同時筒體總長度＞15000mm時，筒體直線度總偏差≤0.5L/1000+8。垂直度符合要求后，才能將更換塔段組對點焊固定。

2.5 重視對耐壓試驗過程的監督

（1）耐壓試驗前的準備。試壓液體用潔凈水，試壓前先取水樣化驗，試壓用水氯離子含量不應超過25mg/L，應審查氯離子含量分析化驗報告。

（2）耐壓試驗時采用兩個量程相同并且經過檢定合格的壓力表，在塔頂便于觀察的部位安裝一只壓力表，在試壓泵出水口與設備進水口之間安裝一只壓力表。

（3）根據TSG R7001-2004《壓力容器定期檢驗規則》[4]，在用容器的耐壓試驗壓力為本次檢驗核定的工作壓力的1.25倍。耐壓試驗前，應當對壓力容器進行應力校核，其環向薄膜應力值在液壓試驗時，不得超過試驗溫度下材料屈服點的90%與焊接接頭系數的乘積。校核應力時，所取的壁厚為實測壁厚最小值扣除腐蝕量。

2012年全面檢驗時，用超聲波測厚儀檢測塔體每個筒節、封頭、接管和變徑段的壁厚，與上一次全面檢驗的測厚值比較，確定平均年腐蝕速率，據此計算出到下次全面檢驗時筒體、封頭、接管和變徑段所需的有效厚度，再根據圓筒的計算應力公式，算出耐壓試驗時筒體的環向應力，再進行應力校核。

（4）試壓合格后對組對焊縫內外表面進行酸洗鈍化。

3 結束語

吸收塔是合成氨生產企業重要的大型塔類設備，其更換塔段的改造監督檢驗與其它容器的改造監督檢驗相比有特殊之處。監檢工作不能只偏重于對組對環焊縫焊接質量和耐壓試驗的監督，而應重視對制造資料和安裝資料的審查，重視在組對焊接前對更換塔段制造質量的檢查，重視對組對垂直度及耐壓試驗壓力的把關。監督檢驗人員要根據塔器的特點開展監督檢驗工作，從更換塔段的設計開始提前介入監檢，安裝過程中監檢人員在主要見證點及時到位監督檢查，確保吸收塔的改造監檢質量。

[1] 全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會 GB150.2-2011，壓力容器[S]．北京：中國標準出版社，2012.

[2] 中國特種設備檢測研究院 TSG Z6002-2010，特種設備焊接操作人員考核細則[S]．北京：新華出版社，2010.

[3] 全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會 NB/T 47014-2011，承壓設備焊接工藝評定[S]．北京：新華出版社，2011.

[4] 中國特種設備檢測研究院 TSG R7001-2004，壓力容器定期檢驗規則[S]．北京：中國計量出版社，2004.