氨滲透法在氨汽提塔襯里檢漏中的應用要點

漆 翔,劉興端,陳 玲

（1.四川化工職業技術學院,四川 瀘州 646005;2.四川天華股份有限公司,四川 瀘州 646207）

氨滲透法在氨汽提塔襯里檢漏中的應用要點

漆 翔1,劉興端2,陳 玲1

（1.四川化工職業技術學院,四川 瀘州 646005;2.四川天華股份有限公司,四川 瀘州 646207）

氨汽提塔作為大型尿素生產裝置的關鍵設備之一，鈦襯里在其中起到至關重要的作用，但襯里一旦發生泄漏，檢漏工作往往非常困難，嚴重影響設備的檢修進度和質量。本文結合鈦襯里的結構及使用特點，介紹了氨滲漏A法對該類高壓設備襯里進行查漏的程序、要點及注意事項，目的是使微小泄漏缺陷能夠高效、快捷地檢出，以確保此類高壓設備的檢修質量和使用安全。

氨滲透法；氨汽提塔；襯里

四川天華股份有限公司尿素裝置是從意大利斯納姆（SNAM）公司成套引進的氨汽提法大型尿素生產裝置，年產尿素52萬噸，1994年11月建成投產。從2007年至2016年期間，該裝置幾臺關鍵高壓設備，如氨汽提塔、尿素合成塔以及甲胺冷凝器等，均不同程度多次出現襯里泄漏而導致停車檢修。在檢修過程中，對于襯里缺陷的定位和查找是一個比較困難的工作，有時認為泄漏量較大，停車后進入設備內部檢查，應該能夠較容易地憑借肉眼發現缺陷，但往往結果并非如此。對于懷疑泄漏的部位，采用滲透探傷（PT）及目視檢測幾乎不能發現已經出現泄漏但是非常細微的缺陷，目前多采用氨滲透法檢漏來查找檢修前的缺陷，以及焊接處理完成后的襯里焊縫檢漏。

在上述重要設備的檢漏中，氨滲透法的重要性不言而喻。在此以氨汽提塔為例，闡述氨滲透法在尿素高壓設備襯里檢漏的應用要點。

1 設備概述

氨汽提塔是斯納姆型尿素裝置的核心設備之一，由意大利FBM公司和新比隆公司制造。該設備是一臺立式固定管板降膜式列管換熱器，采用上下對稱結構。

表1 氨汽提塔的基本參數

表2 氨汽提塔的主要零部件

管程高壓部分由管箱、球形封頭、人孔蓋、汽提管、升氣管、和管板等部件組成。上管箱內裝有液體分布管、液體分配器、鮑爾環等內件，其中液體分配器與汽提管相連，采用專用的聚四氟乙烯“O”形環進行密封。下管箱內無內件，但是由于生產中需要控制尿素溶液的液位，因此在汽提塔底部裝有以Co-60作為γ射線源的液控位計測量制裝置。殼程低壓部分由低壓殼體、膨脹節、防爆板等組成。為了減少熱量損失和防止設備或管道內可能發生的局部結晶或局部冷凝而引起的腐蝕，整個設備及進出口管道須用保溫棉保溫，汽提塔的全部重量由焊接在膨脹節上方殼體上的支座承受。設備基本參數見表1，主要零部件參數見表2。

整臺設備對稱設計，在2002年就已經倒頭使用，以增加使用壽命。其中接觸工藝介質的管箱襯里為ASTM B265Gr.1純鈦，厚度為5 mm，采用爆炸焊貼合制造。

2 泄漏情況

本臺氨汽提塔自2008年以來，襯里多次發生泄漏，都進行了及時檢漏處理。2013年10月再次發現上管箱靠近管板處一檢漏管泄漏，由于漏量較小，采用配制沖洗水管對鄰近3組檢漏管進行24 h不間斷沖洗，每天定期檢測氨、尿素、二氧化碳和鐵離子含量，以判斷泄漏量大小。經過60天后，尿素和氨的泄漏量已達到10 Kg/天，超過設定的警戒漏量，于是裝置停車進行搶修。由于從設備檢漏管只能判斷大概的泄漏位置，因此決定采用氨滲漏法來檢查出設備內部襯里上的泄漏缺陷位置。

3 氨滲透法簡介

氨滲漏法適應性廣，具備以下優點：

（1）靈敏度高且與容器體積無關，隨著氨壓力的升高及曝光時間的加長而提高，因此，只要被檢件允許，提高氨壓力并適當延長曝光時間，就可以檢出更小的漏孔。

（2）檢測范圍廣，靈敏度與被檢件的容積大小無關，如果無特大漏孔，一次充氨便可以檢完所有的可疑泄漏點，因此該方法特別適合于大型容器、復雜結構以及長管道的檢漏。

（3）氨氣能穿過被油、水阻塞的漏孔，因此可以適當降低對被檢件清潔程度的要求。

根據NB/T 47013.8-2012《承壓設備無損檢測》和HG/T 20584-2011《鋼制化工容器制造技術要求》，氨滲漏法分為充入100%氨氣法（A法）、充入10%～30%體積氨氣法（B法）和充入1%體積氨氣法（C法）等3種方法。氨氣濃度越高，檢測壓力越低，保壓時間則越短。高壓設備襯里的檢漏通道容積不大，但是分布曲折，加之鈦襯里較薄，不能承受較大背壓，因此采用充氨試驗壓力較低的A法較為適宜。

采用的氨滲漏A法示意圖如圖1所示：

4 查漏程序

（1）安裝氨檢漏裝置，分別連接引氨管線至檢漏管、檢漏管至真空泵、氮氣到檢漏管的置換管線。

（2）用壓縮空氣將檢漏裝置的灰塵吹掃干凈。

（3）用氮氣置換襯里檢漏通道空間的空氣，氮氣的壓力不大于2.94 KPa （表壓），最多不超過0.05 MPa，分析出口的氧含量，直至出口氧含量≤5 %，以避免形成氨氣和空氣的爆炸混合物（其爆炸極限為15～18 %體積），關閉進口閥門。

（4）用真空泵將檢漏通道的空間進行抽真空，至壓力低于6.65 KPa（絕壓）。

（5）通入氣氨使壓力逐漸升高到2.94 KPa（表壓），保壓10至12小時。

（6）具體檢查頻率為每2小時涂刷酚酞試劑檢查一次。先把酚酞試紙貼在該層襯里對接焊縫、蓋板焊縫等所有可能發生泄漏的部位，將配制好的檢測顯色劑噴到試紙上，觀察試紙上有無變色和紅色斑點出現。

（7）如果發現新的漏點，則排除檢漏通道里的氨后，進行打磨補焊處理，再次進行氨滲漏。

（8）如果沒有發現新漏點，經各方簽字確認，氨滲漏檢查結束。檢查結束后，用氮氣置換襯里夾層通道中的氨。

（9）檢查結束后，拆除檢漏用的設備和儀表，并進行清理，用氮氣置換檢漏空間的氨。

5 幾點重要的注意事項

（1）氨汽提塔封頭、管箱及管板的襯里通道互為獨立回路，但在氨檢漏時希望同時將幾個回路同時檢測，所以氨檢漏系統遠較一般設備查漏復雜，要設計好送氨總管、抽真空總管及各回路支管，并設置相應的HIP高壓三通針型閥。

（2）泄漏處壓差越大，氨氣穿透越靈敏。但是高壓設備襯里多為5～8 mm，鈦襯里一般偏薄，多為5 mm。所以襯里夾層通道中的充氨壓力必須保證襯里的結構安全，不能超過3 KPa，否則可能會會使襯里受壓過高造成失穩。需要設置2塊以上氨壓力表，在升壓及保壓期間密切監控，嚴禁超壓。

（3）由于系統泄漏后運行60天后才停車，要采用蒸汽或冷凝液對襯里夾層通道反復沖洗，避免甲胺結晶堵塞，影響檢漏效果。

（4）由于尿素裝置停車損失大，多數時候會盡量縮短搶修時間，有些廠家往往采用A法時，把保壓時間定在4～6 h左右。但是多次搶修發現，發生泄漏的微小裂紋和針孔無法用肉眼發現，原因是襯里泄漏時裂紋發生在高溫高壓下，裂紋呈張開狀態，而停車后溫度降至常溫，此時的裂紋呈縮小或收攏狀態，需要更長的保壓時間才能發現缺陷。

（5）顯色劑配方問題，HG/T 20584-2011《鋼制化工容器制造技術要求》推薦的酚醛試劑配方為1 %酚酞+50 %酒精+50%水。也可以采用其他配方，如配方一：1000 g水（NH3－＜0.2ppm）+150 g硫酸鋇+50 g酚酞（1.5 %酚酞酒精溶液）+適量淀粉；配方二：1 %酚酞+5 %乙醇+10%丙三醇+水。

（6）尿素裝置氣氨充足，在緊急搶修期間如發生氨瓶供應短缺時，可以將系統中的氣氨減壓后作為檢漏用，但必須嚴格控制充氨壓力以及含水量。

6 結語

氨滲透法雖然是一種較常見的泄漏檢測方法，但相比超聲波、磁粉等常規無損檢測方法來說，具有一定的系統性，需要考慮的問題更多，反映出的缺陷更為精準和全面。而與昂貴的氦檢漏法相比，又顯得成本低廉，實施較為簡便，不需要專門的檢漏儀器。氦檢漏法雖然靈敏度更高，但是不易準確確定缺陷位置，在這一點上遠不如氨檢漏法發現缺陷時的一目了然。綜上所述，氨滲透法仍然是目前尿素高壓設備襯里檢漏的首選方法之一。

[1]程曉林.高壓容器襯里的氨滲漏法檢漏[J].中國設備,2004(11):26-27.

[2]孫承佳.壓力容器氨泄漏檢查方案制定研究[J].科技導向,2015(09):123.

[3]張林茂.氨滲透法在尿素合成塔檢漏中的應用[J].小氮肥,2013(04):IV-V.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.178

漆翔（1974-）,男,四川瀘州人,本科,高級工程師,主要研究方向:化工裝備制造、焊接及檢測。