料漿管線泄漏的原因分析及防護措施

楊瑞山 王世文 常鑫（甘肅甕福化工有限責任公司 甘肅 金昌 737000）

磷銨生產過程中，中、低壓管道主要采用增強聚丙烯管、襯塑（PP、PE、PVC）鋼管（化工部標準HG20528-92），襯膠鋼管（化工部標準HG20538-92）；鋼骨架復合管。選用者可根據工況（介質性質、溫度、耐壓要求）、阻垢、防堵塞以及價格，安裝等綜合比較后選用。但是在溫度超過100℃或高壓管線，仍以316L、304不銹鋼管道為主。甘肅甕福公司MAP裝置反應、濃縮單元使用的靜、動設備，如2臺換熱器、反應器、蒸發器、軸流循環泵的蝸殼等；以及料漿管線均采用316L，使用過程中唯獨三缸軸塞泵出口的料漿管線在運行初期焊縫的泄漏率較高。其他設備和管線使用情況良好，未發生異常腐蝕現象，MAP裝置中，經濃縮后的磷酸一銨料漿中和度為0.95～1.2，PH值為5～6的酸性料漿，腐蝕性并不大。但三缸泵出口料漿管線在裝置運行初期泄漏較為頻繁，尤其是泵出口附近的備用泵鏈接短管，彎頭、變徑處焊縫。經過技術人員的分析和探討發生腐蝕泄漏的原因，采取有效的防護措施及時的解決了焊縫泄漏問題。

一、焊縫頻繁泄漏的原因分析：

1.應力腐蝕產生的破裂，應力腐蝕破裂是拉應力與腐蝕共同作用的結果。奧氏體不銹鋼除了在CL-存在時引起應力腐蝕以外，在高溫、高壓下CL-濃度極低的情況下也可能存在應力腐蝕。同時管線接頭焊接后焊縫存在焊接殘余應力；配管時由于安裝誤差，實際存在的管線撬勁而產生的管線應力，導致焊縫的強度、塑性、抗疲勞強度降低，從而出現焊縫泄露。

2.焊接質量問題：由于不銹鋼的導熱性能比較差，在焊接過程中容易發生膨脹現象，很容易在施工過程中造成材質的變形。同時由于施工現場的條件及環境，以及管道上管件及閥門較多，安裝過程中由于其本身的復雜多樣性，因此在施工時選擇了手工電弧焊。管線焊縫在初次焊接時存在內部缺陷，如夾渣、未焊透以及裂紋等，而在探傷檢測時存在疏漏，從而導致生產使用時出現裂縫腐蝕而產生的焊縫泄漏。

3.初期操作時管線內壓力波動較大，在6～10MPa之間波動。有脈沖震動現象。同時壓力調整不平穩、不緩慢，流體介質對管線的沖擊力較大、沖刷較強，尤其是在變徑、彎頭等處，從而導致焊縫泄漏。

二、防護措施：

1.管道結構及連接方式要避免應力集中及縫隙的形成：配管要流線化，彎頭半徑要盡可能大，避免直角及對接彎頭，盡可能減少閥門或變徑保證管道減少溝槽、縫隙。安裝法蘭時，要封死縫隙，使縫隙內不殘留腐蝕介質，以免應力腐蝕與縫隙腐蝕。由于每根料漿管道對應一開一備兩臺三缸軸塞泵，管道與備用泵之間要斷開，使用堵頭。如果使用閥門或短管加盲板連接備用泵，由于管道脈沖振動或溫差的原因導致連接處應力集中，造成連接短管或閥門腐蝕泄漏情況較多。

2.減少殘余應力：殘余應力是引起應力腐蝕破裂的主要應力，而殘余應力主要是由冷處理和焊接引起的內應力構成的。因此這種內應力要盡可能減小。對泄漏的管線焊接時將焊縫進行打磨，坡口形式盡量處理成U型，同時對原焊縫進行沖洗、中和殘留的酸、堿性介質。在環境溫度低于零度時，將焊條烘干預熱，焊縫處局部加熱（用氣焊加熱至大約200～300℃左右），焊后可采取消除應力退火，從而減小局部應力集中、防止產生冷裂紋、改善接頭塑性、降低焊后殘余應力。

3.管道保溫層要均勻完整：由于冬季氣溫常在零下25℃左右，管道保溫要均勻，尤其是彎頭等復雜管線處。管道內壁在停車時要沖洗干凈，避免料漿的掛壁和結垢。

4.操作過程中三缸泵在調整壓力時盡量平穩、緩慢，降低流體介質對管線的沖擊和沖刷力。同時，控制料漿溫度在125～145℃，比重在1.5～1.56之間也是三缸泵及管線穩定運行的必要條件。料漿對管線的沖擊沖刷等，也釋放了焊縫和管線的部分應力，從而使焊縫的強度、塑性、抗疲勞強度提高。管線在生產使用約3個月以后，焊縫泄露頻率逐漸降低。后期管內壓力下降至約6-8MPa左右，管線焊縫出現泄露的情況基本消失。

結語

針對磷銨生產過程中，三缸泵出口的高壓料漿管道的泄漏原因及應采取的措施進行了分析和探討，以便對同類型管道的安裝及使用過程中有所借鑒。

【1】須永壽夫 不銹鋼的損壞及其防護。北京：機械工業出版社。1981.

【2】王海強 李孟良.不銹鋼管道焊接施工的質量控制。科技創新導報.2011