料漿管線泄漏的原因分析及防護(hù)措施

楊瑞山 王世文 常鑫（甘肅甕福化工有限責(zé)任公司 甘肅 金昌 737000）

磷銨生產(chǎn)過程中，中、低壓管道主要采用增強(qiáng)聚丙烯管、襯塑（PP、PE、PVC）鋼管（化工部標(biāo)準(zhǔn)HG20528-92），襯膠鋼管（化工部標(biāo)準(zhǔn)HG20538-92）；鋼骨架復(fù)合管。選用者可根據(jù)工況（介質(zhì)性質(zhì)、溫度、耐壓要求）、阻垢、防堵塞以及價(jià)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(yīng)、濃縮單元使用的靜、動(dòng)設(shè)備，如2臺(tái)換熱器、反應(yīng)器、蒸發(fā)器、軸流循環(huán)泵的蝸殼等；以及料漿管線均采用316L，使用過程中唯獨(dú)三缸軸塞泵出口的料漿管線在運(yùn)行初期焊縫的泄漏率較高。其他設(shè)備和管線使用情況良好，未發(fā)生異常腐蝕現(xiàn)象，MAP裝置中，經(jīng)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(yùn)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(jīng)過技術(shù)人員的分析和探討發(fā)生腐蝕泄漏的原因，采取有效的防護(hù)措施及時(shí)的解決了焊縫泄漏問題。

一、焊縫頻繁泄漏的原因分析：

1.應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的破裂，應(yīng)力腐蝕破裂是拉應(yīng)力與腐蝕共同作用的結(jié)果。奧氏體不銹鋼除了在CL-存在時(shí)引起應(yīng)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(yīng)力腐蝕。同時(shí)管線接頭焊接后焊縫存在焊接殘余應(yīng)力；配管時(shí)由于安裝誤差，實(shí)際存在的管線撬勁而產(chǎn)生的管線應(yīng)力，導(dǎo)致焊縫的強(qiáng)度、塑性、抗疲勞強(qiáng)度降低，從而出現(xiàn)焊縫泄露。

2.焊接質(zhì)量問題：由于不銹鋼的導(dǎo)熱性能比較差，在焊接過程中容易發(fā)生膨脹現(xiàn)象，很容易在施工過程中造成材質(zhì)的變形。同時(shí)由于施工現(xiàn)場的條件及環(huán)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(fù)雜多樣性，因此在施工時(shí)選擇了手工電弧焊。管線焊縫在初次焊接時(shí)存在內(nèi)部缺陷，如夾渣、未焊透以及裂紋等，而在探傷檢測(cè)時(shí)存在疏漏，從而導(dǎo)致生產(chǎn)使用時(shí)出現(xiàn)裂縫腐蝕而產(chǎn)生的焊縫泄漏。

3.初期操作時(shí)管線內(nèi)壓力波動(dòng)較大，在6～10MPa之間波動(dòng)。有脈沖震動(dòng)現(xiàn)象。同時(shí)壓力調(diào)整不平穩(wěn)、不緩慢，流體介質(zhì)對(duì)管線的沖擊力較大、沖刷較強(qiáng)，尤其是在變徑、彎頭等處，從而導(dǎo)致焊縫泄漏。

二、防護(hù)措施：

1.管道結(jié)構(gòu)及連接方式要避免應(yīng)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(duì)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(shí)，要封死縫隙，使縫隙內(nèi)不殘留腐蝕介質(zhì)，以免應(yīng)力腐蝕與縫隙腐蝕。由于每根料漿管道對(duì)應(yīng)一開一備兩臺(tái)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(dòng)或溫差的原因?qū)е逻B接處應(yīng)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(yīng)力：殘余應(yīng)力是引起應(yīng)力腐蝕破裂的主要應(yīng)力，而殘余應(yīng)力主要是由冷處理和焊接引起的內(nèi)應(yīng)力構(gòu)成的。因此這種內(nèi)應(yīng)力要盡可能減小。對(duì)泄漏的管線焊接時(shí)將焊縫進(jìn)行打磨，坡口形式盡量處理成U型，同時(shí)對(duì)原焊縫進(jìn)行沖洗、中和殘留的酸、堿性介質(zhì)。在環(huán)境溫度低于零度時(shí)，將焊條烘干預(yù)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(yīng)力退火，從而減小局部應(yīng)力集中、防止產(chǎn)生冷裂紋、改善接頭塑性、降低焊后殘余應(yīng)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(fù)雜管線處。管道內(nèi)壁在停車時(shí)要沖洗干凈，避免料漿的掛壁和結(jié)垢。

4.操作過程中三缸泵在調(diào)整壓力時(shí)盡量平穩(wěn)、緩慢，降低流體介質(zhì)對(duì)管線的沖擊和沖刷力。同時(shí)，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(wěn)定運(yùn)行的必要條件。料漿對(duì)管線的沖擊沖刷等，也釋放了焊縫和管線的部分應(yīng)力，從而使焊縫的強(qiáng)度、塑性、抗疲勞強(qiáng)度提高。管線在生產(chǎn)使用約3個(gè)月以后，焊縫泄露頻率逐漸降低。后期管內(nèi)壓力下降至約6-8MPa左右，管線焊縫出現(xiàn)泄露的情況基本消失。

結(jié)語

針對(duì)磷銨生產(chǎn)過程中，三缸泵出口的高壓料漿管道的泄漏原因及應(yīng)采取的措施進(jìn)行了分析和探討，以便對(duì)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(hù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社。1981.

【2】王海強(qiáng) 李孟良.不銹鋼管道焊接施工的質(zhì)量控制?？萍紕?chuàng)新導(dǎo)報(bào).2011