料浆管线泄漏的原因分析及防护措施

2022-12-24

磷铵生产过程中, 中、低压管道主要采用增强聚丙烯管、衬塑 (PP、PE、PVC) 钢管 (化工部标准HG20528-92) , 衬胶钢管 (化工部标准HG20538-92) ;钢骨架复合管。选用者可根据工况 (介质性质、温度、耐压要求) 、阻垢、防堵塞以及价格, 安装等综合比较后选用。但是在温度超过100℃或高压管线, 仍以316L、304不锈钢管道为主。甘肃瓮福公司MAP装置反应、浓缩单元使用的静、动设备, 如2台换热器、反应器、蒸发器、轴流循环泵的蜗壳等;以及料浆管线均采用316L, 使用过程中唯独三缸轴塞泵出口的料浆管线在运行初期焊缝的泄漏率较高。其他设备和管线使用情况良好, 未发生异常腐蚀现象,

MAP装置中, 经浓缩后的磷酸一铵料浆中和度为0.95~1.2, PH值为5~6的酸性料浆, 腐蚀性并不大。但三缸泵出口料浆管线在装置运行初期泄漏较为频繁, 尤其是泵出口附近的备用泵链接短管, 弯头、变径处焊缝。经过技术人员的分析和探讨发生腐蚀泄漏的原因, 采取有效的防护措施及时的解决了焊缝泄漏问题。

一、焊缝频繁泄漏的原因分析:

1. 应力腐蚀产生的破裂, 应力腐蚀破裂是拉应力与腐蚀共同作用的结果。

奥氏体不锈钢除了在CL-存在时引起应力腐蚀以外, 在高温、高压下CL-浓度极低的情况下也可能存在应力腐蚀。同时管线接头焊接后焊缝存在焊接残余应力;配管时由于安装误差, 实际存在的管线撬劲而产生的管线应力, 导致焊缝的强度、塑性、抗疲劳强度降低, 从而出现焊缝泄露。

2. 焊接质量问题:

由于不锈钢的导热性能比较差, 在焊接过程中容易发生膨胀现象, 很容易在施工过程中造成材质的变形。同时由于施工现场的条件及环境, 以及管道上管件及阀门较多, 安装过程中由于其本身的复杂多样性, 因此在施工时选择了手工电弧焊。管线焊缝在初次焊接时存在内部缺陷, 如夹渣、未焊透以及裂纹等, 而在探伤检测时存在疏漏, 从而导致生产使用时出现裂缝腐蚀而产生的焊缝泄漏。

3. 初期操作时管线内压力波动较大, 在6~10MPa之间波动。

有脉冲震动现象。同时压力调整不平稳、不缓慢, 流体介质对管线的冲击力较大、冲刷较强, 尤其是在变径、弯头等处, 从而导致焊缝泄漏。

二、防护措施:

1. 管道结构及连接方式要避免应力集中及缝隙的形成:

配管要流线化, 弯头半径要尽可能大, 避免直角及对接弯头, 尽可能减少阀门或变径保证管道减少沟槽、缝隙。安装法兰时, 要封死缝隙, 使缝隙内不残留腐蚀介质, 以免应力腐蚀与缝隙腐蚀。由于每根料浆管道对应一开一备两台三缸轴塞泵, 管道与备用泵之间要断开, 使用堵头。如果使用阀门或短管加盲板连接备用泵, 由于管道脉冲振动或温差的原因导致连接处应力集中, 造成连接短管或阀门腐蚀泄漏情况较多。

2. 减少残余应力:

残余应力是引起应力腐蚀破裂的主要应力, 而残余应力主要是由冷处理和焊接引起的内应力构成的。因此这种内应力要尽可能减小。对泄漏的管线焊接时将焊缝进行打磨, 坡口形式尽量处理成U型, 同时对原焊缝进行冲洗、中和残留的酸、碱性介质。在环境温度低于零度时, 将焊条烘干预热, 焊缝处局部加热 (用气焊加热至大约200~300℃左右) , 焊后可采取消除应力退火, 从而减小局部应力集中、防止产生冷裂纹、改善接头塑性、降低焊后残余应力。

3. 管道保温层要均匀完整:

由于冬季气温常在零下25℃左右, 管道保温要均匀, 尤其是弯头等复杂管线处。管道内壁在停车时要冲洗干净, 避免料浆的挂壁和结垢。

4. 操作过程中三缸泵在调整压力时尽量平稳、缓慢, 降低流体介质对管线的冲击和冲刷力。

同时, 控制料浆温度在125~145℃, 比重在1.5~1.56之间也是三缸泵及管线稳定运行的必要条件。料浆对管线的冲击冲刷等, 也释放了焊缝和管线的部分应力, 从而使焊缝的强度、塑性、抗疲劳强度提高。管线在生产使用约3个月以后, 焊缝泄露频率逐渐降低。后期管内压力下降至约6-8MPa左右, 管线焊缝出现泄露的情况基本消失。