氨渗透法在氨汽提塔衬里检漏中的应用要点

漆 翔,刘兴端,陈 玲

（1.四川化工职业技术学院,四川 泸州 646005;2.四川天华股份有限公司,四川 泸州 646207）

氨渗透法在氨汽提塔衬里检漏中的应用要点

漆 翔1,刘兴端2,陈 玲1

（1.四川化工职业技术学院,四川 泸州 646005;2.四川天华股份有限公司,四川 泸州 646207）

氨汽提塔作为大型尿素生产装置的关键设备之一，钛衬里在其中起到至关重要的作用，但衬里一旦发生泄漏，检漏工作往往非常困难，严重影响设备的检修进度和质量。本文结合钛衬里的结构及使用特点，介绍了氨渗漏A法对该类高压设备衬里进行查漏的程序、要点及注意事项，目的是使微小泄漏缺陷能够高效、快捷地检出，以确保此类高压设备的检修质量和使用安全。

氨渗透法；氨汽提塔；衬里

四川天华股份有限公司尿素装置是从意大利斯纳姆（SNAM）公司成套引进的氨汽提法大型尿素生产装置，年产尿素52万吨，1994年11月建成投产。从2007年至2016年期间，该装置几台关键高压设备，如氨汽提塔、尿素合成塔以及甲胺冷凝器等，均不同程度多次出现衬里泄漏而导致停车检修。在检修过程中，对于衬里缺陷的定位和查找是一个比较困难的工作，有时认为泄漏量较大，停车后进入设备内部检查，应该能够较容易地凭借肉眼发现缺陷，但往往结果并非如此。对于怀疑泄漏的部位，采用渗透探伤（PT）及目视检测几乎不能发现已经出现泄漏但是非常细微的缺陷，目前多采用氨渗透法检漏来查找检修前的缺陷，以及焊接处理完成后的衬里焊缝检漏。

在上述重要设备的检漏中，氨渗透法的重要性不言而喻。在此以氨汽提塔为例，阐述氨渗透法在尿素高压设备衬里检漏的应用要点。

1 设备概述

氨汽提塔是斯纳姆型尿素装置的核心设备之一，由意大利FBM公司和新比隆公司制造。该设备是一台立式固定管板降膜式列管换热器，采用上下对称结构。

表1 氨汽提塔的基本参数

表2 氨汽提塔的主要零部件

管程高压部分由管箱、球形封头、人孔盖、汽提管、升气管、和管板等部件组成。上管箱内装有液体分布管、液体分配器、鲍尔环等内件，其中液体分配器与汽提管相连，采用专用的聚四氟乙烯“O”形环进行密封。下管箱内无内件，但是由于生产中需要控制尿素溶液的液位，因此在汽提塔底部装有以Co-60作为γ射线源的液控位计测量制装置。壳程低压部分由低压壳体、膨胀节、防爆板等组成。为了减少热量损失和防止设备或管道内可能发生的局部结晶或局部冷凝而引起的腐蚀，整个设备及进出口管道须用保温棉保温，汽提塔的全部重量由焊接在膨胀节上方壳体上的支座承受。设备基本参数见表1，主要零部件参数见表2。

整台设备对称设计，在2002年就已经倒头使用，以增加使用寿命。其中接触工艺介质的管箱衬里为ASTM B265Gr.1纯钛，厚度为5 mm，采用爆炸焊贴合制造。

2 泄漏情况

本台氨汽提塔自2008年以来，衬里多次发生泄漏，都进行了及时检漏处理。2013年10月再次发现上管箱靠近管板处一检漏管泄漏，由于漏量较小，采用配制冲洗水管对邻近3组检漏管进行24 h不间断冲洗，每天定期检测氨、尿素、二氧化碳和铁离子含量，以判断泄漏量大小。经过60天后，尿素和氨的泄漏量已达到10 Kg/天，超过设定的警戒漏量，于是装置停车进行抢修。由于从设备检漏管只能判断大概的泄漏位置，因此决定采用氨渗漏法来检查出设备内部衬里上的泄漏缺陷位置。

3 氨渗透法简介

氨渗漏法适应性广，具备以下优点：

（1）灵敏度高且与容器体积无关，随着氨压力的升高及曝光时间的加长而提高，因此，只要被检件允许，提高氨压力并适当延长曝光时间，就可以检出更小的漏孔。

（2）检测范围广，灵敏度与被检件的容积大小无关，如果无特大漏孔，一次充氨便可以检完所有的可疑泄漏点，因此该方法特别适合于大型容器、复杂结构以及长管道的检漏。

（3）氨气能穿过被油、水阻塞的漏孔，因此可以适当降低对被检件清洁程度的要求。

根据NB/T 47013.8-2012《承压设备无损检测》和HG/T 20584-2011《钢制化工容器制造技术要求》，氨渗漏法分为充入100%氨气法（A法）、充入10%～30%体积氨气法（B法）和充入1%体积氨气法（C法）等3种方法。氨气浓度越高，检测压力越低，保压时间则越短。高压设备衬里的检漏通道容积不大，但是分布曲折，加之钛衬里较薄，不能承受较大背压，因此采用充氨试验压力较低的A法较为适宜。

采用的氨渗漏A法示意图如图1所示：

4 查漏程序

（1）安装氨检漏装置，分别连接引氨管线至检漏管、检漏管至真空泵、氮气到检漏管的置换管线。

（2）用压缩空气将检漏装置的灰尘吹扫干净。

（3）用氮气置换衬里检漏通道空间的空气，氮气的压力不大于2.94 KPa （表压），最多不超过0.05 MPa，分析出口的氧含量，直至出口氧含量≤5 %，以避免形成氨气和空气的爆炸混合物（其爆炸极限为15～18 %体积），关闭进口阀门。

（4）用真空泵将检漏通道的空间进行抽真空，至压力低于6.65 KPa（绝压）。

（5）通入气氨使压力逐渐升高到2.94 KPa（表压），保压10至12小时。

（6）具体检查频率为每2小时涂刷酚酞试剂检查一次。先把酚酞试纸贴在该层衬里对接焊缝、盖板焊缝等所有可能发生泄漏的部位，将配制好的检测显色剂喷到试纸上，观察试纸上有无变色和红色斑点出现。

（7）如果发现新的漏点，则排除检漏通道里的氨后，进行打磨补焊处理，再次进行氨渗漏。

（8）如果没有发现新漏点，经各方签字确认，氨渗漏检查结束。检查结束后，用氮气置换衬里夹层通道中的氨。

（9）检查结束后，拆除检漏用的设备和仪表，并进行清理，用氮气置换检漏空间的氨。

5 几点重要的注意事项

（1）氨汽提塔封头、管箱及管板的衬里通道互为独立回路，但在氨检漏时希望同时将几个回路同时检测，所以氨检漏系统远较一般设备查漏复杂，要设计好送氨总管、抽真空总管及各回路支管，并设置相应的HIP高压三通针型阀。

（2）泄漏处压差越大，氨气穿透越灵敏。但是高压设备衬里多为5～8 mm，钛衬里一般偏薄，多为5 mm。所以衬里夹层通道中的充氨压力必须保证衬里的结构安全，不能超过3 KPa，否则可能会会使衬里受压过高造成失稳。需要设置2块以上氨压力表，在升压及保压期间密切监控，严禁超压。

（3）由于系统泄漏后运行60天后才停车，要采用蒸汽或冷凝液对衬里夹层通道反复冲洗，避免甲胺结晶堵塞，影响检漏效果。

（4）由于尿素装置停车损失大，多数时候会尽量缩短抢修时间，有些厂家往往采用A法时，把保压时间定在4～6 h左右。但是多次抢修发现，发生泄漏的微小裂纹和针孔无法用肉眼发现，原因是衬里泄漏时裂纹发生在高温高压下，裂纹呈张开状态，而停车后温度降至常温，此时的裂纹呈缩小或收拢状态，需要更长的保压时间才能发现缺陷。

（5）显色剂配方问题，HG/T 20584-2011《钢制化工容器制造技术要求》推荐的酚醛试剂配方为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硫酸钡+50 g酚酞（1.5 %酚酞酒精溶液）+适量淀粉；配方二：1 %酚酞+5 %乙醇+10%丙三醇+水。

（6）尿素装置气氨充足，在紧急抢修期间如发生氨瓶供应短缺时，可以将系统中的气氨减压后作为检漏用，但必须严格控制充氨压力以及含水量。

6 结语

氨渗透法虽然是一种较常见的泄漏检测方法，但相比超声波、磁粉等常规无损检测方法来说，具有一定的系统性，需要考虑的问题更多，反映出的缺陷更为精准和全面。而与昂贵的氦检漏法相比，又显得成本低廉，实施较为简便，不需要专门的检漏仪器。氦检漏法虽然灵敏度更高，但是不易准确确定缺陷位置，在这一点上远不如氨检漏法发现缺陷时的一目了然。综上所述，氨渗透法仍然是目前尿素高压设备衬里检漏的首选方法之一。

[1]程晓林.高压容器衬里的氨渗漏法检漏[J].中国设备,2004(11):26-27.

[2]孙承佳.压力容器氨泄漏检查方案制定研究[J].科技导向,2015(09):123.

[3]张林茂.氨渗透法在尿素合成塔检漏中的应用[J].小氮肥,2013(04):IV-V.

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

漆翔（1974-）,男,四川泸州人,本科,高级工程师,主要研究方向:化工装备制造、焊接及检测。