碳化塔水箱帶壓堵漏的實踐

陳江偉，張紅寶，邱波三

（唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305）

碳化塔水箱帶壓堵漏的實踐

陳江偉，張紅寶，邱波三

（唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305）

分析了碳化塔泄露的原因，闡述了鑄鐵的焊接方法及帶壓堵漏密封膠的選取及堵漏工藝、帶壓堵漏的定義、帶壓堵漏的原理及方法選擇。

碳化塔；鑄鐵焊接；帶壓堵漏；密封膠

碳化塔是純堿生產(chǎn)中碳化過程的主要設備。其作用是以CO2氣體和氨鹽水為原料，在塔內(nèi)進行化學反應，生成NaHCO3懸浮液。碳化塔泄露將直接影響到純堿生產(chǎn)各項指標的完成、消耗的高低、質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，碳化塔一旦發(fā)生泄露，如何消漏，以保證碳化塔正常運行，變得尤為重要。

1 碳化塔發(fā)生泄漏的原因

碳化塔內(nèi)碳酸化過程是放熱反應，為使反應向正方向進行，需由冷卻水及時移走反應放出的熱量。由于溫差變化、CO2氣流的擾動、堿液的沖刷以及鑄造的殘余應力、安裝中零部件的受力不均造成的應力和運行中熱脹冷縮的作用，有時會造成水箱出現(xiàn)裂紋。經(jīng)過長時間使用，還會出現(xiàn)塔壁變薄，石墨化，有時甚至出現(xiàn)較大面積孔洞的現(xiàn)象。由于塔壁變薄，鑄鐵變性，無法焊接或不能保證焊接質(zhì)量，所以需要結(jié)合其它堵漏方法。在日常實踐工作中，采用焊接結(jié)合帶壓堵漏，現(xiàn)場制作卡具，壓注密封膠的方法，效果顯著。

2 帶壓堵漏技術介紹

2.1 帶壓堵漏的定義及其原理

帶壓堵漏在學術上又稱為“動態(tài)密封技術”。是指在泄露已經(jīng)發(fā)生，并且泄露介質(zhì)在不斷外泄的情況下，為了有效的減少泄露所造成的損失，采取特殊的手段進行再密封稱為帶壓堵漏。它的工作原理是高于大氣壓的任何管道泄漏情況下，采用不停輸不倒罐，在內(nèi)部介質(zhì)正常流動的情況下，堵住漏洞。方法是在泄漏部位裝設專用設備，利用密封部位和專用設備之間形成的腔室，采用專用的高壓注膠工具將密封膠注入腔室，并充滿整個腔室空間，使密封膠的擠壓力與泄漏介質(zhì)的壓力相平衡，建立一個新的密封結(jié)構(gòu)來堵塞泄漏孔隙各通道，阻塞介質(zhì)的外泄。

2.2 帶壓堵漏的優(yōu)點及方法選擇

帶壓堵漏的優(yōu)點為：

（1）不需要停機或?qū)ο到y(tǒng)進行隔離。

（2）不需要對系統(tǒng)進行泄壓。

（3）節(jié)省大量的能源和人力。

（4）大大減少了因設備隔離或停機而帶來的電量損失。

帶壓堵漏的方法有多種，根據(jù)我廠碳化塔發(fā)生泄漏的實際情況，結(jié)合各種堵漏方法的優(yōu)缺點，決定選擇膠堵密封法，該帶壓堵漏技術是目前比較安全可靠的一種技術手段，它采用特別夾具和液壓注射工具，將密封劑注射到夾具與泄漏部位部分外表面所形成的密封空腔內(nèi)，迅速地彌補各種復雜的泄漏缺陷。在注劑的壓力大于泄漏介質(zhì)壓力的條件下，泄漏被強行止住，注劑自身在短時間內(nèi)由塑性體轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w，形成一個有彈性的密封結(jié)構(gòu)并能維持一定的工作密封比壓，達到重新密封的目的。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)和使用的密封注劑大致分為兩類：一類是熱固化密封注劑，這類注劑只有達到一定溫度才能由塑料體轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w，常溫下則為固體；另一類是非熱固化密封注劑，它適用于常溫，低溫及高溫場合的動態(tài)密封作業(yè)要求，這類密封注劑多制成棒狀固體或雙組分的膩狀材料，將其裝在高壓注槍后，在一定的壓力下具有良好的注射工藝性及填充性。

堵漏裝置由3個部分組成，即專用油壓注射工具、密封劑和專用夾具。其中專用夾具需根據(jù)現(xiàn)場實際情況特別制作，屬于一次性損耗品；密封劑必須根據(jù)被堵介質(zhì)的性質(zhì)、壓力、溫度等條件選用。此次采用的是非熱固化密封注劑。

3 帶壓堵漏具體實踐程序及說明

3.1 帶壓堵漏具體步驟

我公司8＃碳化塔水箱凹陷處出現(xiàn)裂紋及較大面積孔洞，由于內(nèi)部介質(zhì)壓力，出現(xiàn)外泄露，為盡快消除泄露，結(jié)合泄露部位特點，決定采用焊接結(jié)合帶壓堵漏的方法堵漏。具體程序為：鉆止裂孔→焊接碳鋼底板→焊接碳鋼側(cè)板→焊接上蓋板、打壓接頭→打壓試漏→涂抹E金屬。

3.2 主要工序原理分析或說明

碳鋼底板、碳鋼側(cè)板及上蓋板焊接時均需與水箱本體焊接在一起，由于水箱本體為鑄鐵材質(zhì)，所以焊接時要注意鑄鐵焊接的工藝與要求。鑄鐵焊接包括熱焊和冷焊，在此次堵漏過程中，由于現(xiàn)場施工條件所限，采用冷焊方法焊接。焊接方法如下：

首先清除工件或缺陷上的油污及雜質(zhì)，觀察裂縫的長度及走向，開適當?shù)钠驴冢_坡口時，為防止裂紋出現(xiàn)擴張，先在裂紋兩端鉆止裂孔。焊接時采用直流電源，正極性接法，在保證電弧穩(wěn)定及焊透的情況下，盡量采用小電流，以減少焊接熱量的輸入。在施焊時，采用斷續(xù)焊，且焊接時及焊后采用錘擊工藝。

3.3 打壓時的注意事項

打壓即將密封注劑利用壓力注入到圖1所示焊接形成的密閉容腔里。密封注劑由于在常溫下是較硬的圓棒狀固體，沒有流動性，但是當將其裝入高壓注劑槍后，隨著注射壓力的增加，密封注劑會受到運動摩擦和剪切效應的作用，被擠壓的注劑溫度升高，進而塑性和流動性增加，所需的注射壓力明顯減小。因此在打壓過程中，要以助劑槍穩(wěn)定后的壓力為準，此次打壓時，壓力為6～7MPa，且在打壓時，壓力不能過大，防止將鑄鐵壓碎，造成更大的泄露。其次，打壓后，帶壓密封膠應該可以將介質(zhì)密封，為了確定密封效果，采用肥皂水試漏，確定無泄漏后，增抹一層E金屬，以鞏固密封效果。

圖1 碳化塔水箱凹陷處示意圖

帶壓堵漏后的水箱泄露處，經(jīng)過幾個月的運行證明，密封效果顯著，消除了泄露給碳化塔生產(chǎn)造成的不利影響，為生產(chǎn)的順利進行做出了很大貢獻。

TQ 114.15

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2012－06－13