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探析尿素装置高压甲胺冷凝器腐蚀和防护技术发布时间：2022-02-25T10:23:04.668Z 来源：《中国科技信息》2021年11月中32期作者：付乾坤[导读] 尿素装置在日常运用中很容易被腐蚀，设备材质、介质环境等多种因素都与尿素装置的腐蚀之间有着极为密切的关联，尿素装置若被腐蚀，其运行状态势必会大受影响，如何保护尿素装置免受腐蚀当下急需解决的问题。
本文通过分析高压甲胺冷凝器腐蚀的特点和原因，提出了涂覆耐腐蚀的防护层、修复不锈钢衬里焊缝和带极堆焊层的缺陷、严格控制操作温度等一系列防护措施，以期为相关人员提供参考。
兖矿新疆煤化工有限公司付乾坤新疆乌鲁木齐市 830000摘要：尿素装置在日常运用中很容易被腐蚀，设备材质、介质环境等多种因素都与尿素装置的腐蚀之间有着极为密切的关联，尿素装置若被腐蚀，其运行状态势必会大受影响，如何保护尿素装置免受腐蚀当下急需解决的问题。
本文通过分析高压甲胺冷凝器腐蚀的特点和原因，提出了涂覆耐腐蚀的防护层、修复不锈钢衬里焊缝和带极堆焊层的缺陷、严格控制操作温度等一系列防护措施，以期为相关人员提供参考。
关键词：尿素装置；高压甲胺冷凝器；腐蚀；防护技术高压甲胺冷凝器是生产尿素所必不可少的设备，深度U形的列管换热器包括上下管箱和低压壳。
低压壳中的开水会将U形管中经化学反应后的原料制造出的热量全部吸收，而且，U形管和换热管的材质都是不锈钢，两根管中产生的蒸汽足以维持尿素装置的正常运转[1]。
高压甲胺冷凝器在使用的过程中，Ni的含量很容易会超标，相关人员在按时对设备进行检修时会发现很多地方都会出现腐蚀的迹象。
只有对设备腐蚀的原因进行细致化分析，并提出可行化的防护方案，才能有效解决高压甲胺冷凝器腐蚀问题。
1.高压甲胺冷凝器腐蚀的特点1.1衬里的腐蚀尿素生产设备的材质大都是不锈钢和钛，设备的表面较为粗糙，亮度很低，且衬里易出现划痕，简体承受层的厚度随着使用时间的增加会越来越薄。
316LMOD尿素级超低碳不锈钢高压管道焊接技术1、316LMOD尿素级超低碳不锈钢管材及焊材的技术要求尿素生产中液氨、尿液溶液、甲铵溶液等均匀腐蚀性介质，其中腐蚀性最强的介质为高温高压下的甲氨溶液，对不锈钢具有很强的晶间腐蚀能力。
这就要求材料具有抗晶间腐蚀能力。
当含碳量低于0.03%的超低碳不锈钢由于碳含量极低,使不锈钢在敏化状态(奥氏体不锈钢敏化温度范围为450~850℃晶间析出的碳化铬Dr23c6明显减少，而具有良好的抗晶间腐蚀能力。
采用含铬量较高的母材和焊接材料，能使不锈钢表面生成组织致密的氧化膜，从而提高耐蚀性，如用25Cr-22Ni-2Mo型材料，可取得比较理想的耐腐蚀效果。
本装置用于甲氨液等强腐蚀介质的管道及管道组件材料为超低碳不锈钢316LMOD，焊接材料焊丝为R25.22.2LMN(Φ1.6)、焊条为E25.22.2LMNB(Φ2.5、Φ3.25、Φ4.0)。
管道及管道组成件和焊接材料的化学成份要求见表1、表2：表1 管道及管道组成件化学成份表表2 焊接材料化学成份表管道及管道组件和焊接材料的奥氏体形成元素(Ni、C、N、Mn等)和铁素体形成元素（Cr、Mo、Si等）的平衡，应使焊缝金属在焊接后能获得安全奥氏体组织、最大铁素体含量为0.6%。
铁素体含量不合格的管道及管道组成件和焊接材料严禁投入施工。
3、焊接工艺评定为了保证尿素装置316Lmod尿素级不锈钢管线的焊接质量，施工前在外方（法国）焊接专家监督下进行了Φ168.3*15.88氩电联焊、Φ60.3*8.47氩弧焊焊接工艺评定，焊接工艺评定执行ASME-1995标准。
316Lmod不锈钢焊接工艺评定焊接时记录所有焊搠参数（包括电流、电压、极性、焊材牌号、规格、保护气和背面保护气种类流量等内容）评定进行了拉伸、弯曲试验、休氏试验、金相试验和铁素体检测。
和项试验取样位置见下图：顶部金相顶部面弯底部背弯底部休氏底部拉伸底部金相底部面弯顶部背弯顶部休氏顶部拉伸工艺评定试验取样位置316Lmod 尿素超低碳不锈钢焊接工艺评定试验程序和评定结果得到了外方（法国焊接专家的认可）。
中国五环化学工程公司工程设计标准：8-A13S-95不锈钢高压尿素设备管子与管板连接焊的焊接工艺评定中国五环工程有限公司前身是创建于1958年的化学工业部第四设计院，原系国务院国资委直接管理的中国化学工程集团公司的全资子公司和化学工业领域重点骨干科技型企业，现为中国化学工程股份有限公司设计板块的旗下公司。
五环工程是具有工程建设项目全过程承包和管理功能的国际型工程公司。
公司拥有工程设计综合甲级资质和工程咨询、工程监理、工程造价咨询、建设项目环境影响评价等多项甲级资质，并享有对外工程咨询、工程设计及工程承包经营权，是首批获得全国AAA级信用企业资格的工程公司。
2 96.2 孙德元刘佑义王湘平版次日期修改说明编制校对审核CWCEC目录1. 范围2. 总则3. 试板制备4. 试样制备5. 检验6. 验收报告7. 重新评定CWCEC1. 范围1.1 本工程设计标准适用于高压汽提塔、高压冷凝器和高压洗涤器的管子与管板连接焊的焊接工艺评定。
如果焊接工艺合格，则意味着与之相关的焊工或焊接操作者以及焊接设备也是合格的。
1.2 假若除了验证耐腐蚀性能以外的原因还必须进行其它方面焊接工艺评定, 例如国家规范有要求时, 这些焊接工艺评定项目应补充到本标准规定的评定中。
1.3 制造厂应提交供审查和认可的焊接工艺说明书（WPS）。
当推荐其它替代的连接焊方法时, 例如爆炸焊接或其它特别的连接方法时, 卖方应将其焊接工艺说明书提交买方审查和认可。
2. 总则2.1 管子与管板焊接组合由制造厂负责选定, 并须通过买方审查。
对耐尿素腐蚀复合材料，管子与管板连接焊的可能组合形式如下表1所列: 表1 焊接第一层到第二层*GTAW + 焊丝SMAW 工艺方法手工焊半自动焊自动焊手工焊不加丝手工焊是是否否是GTAW 半自动焊是是是否是自动焊是是否是是加丝手工焊是是否否是GTAW 半自动焊是是是否是自动焊是是否是是SMAW 手工焊是否否否是焊第二层第三层**工艺方法手工焊半自动焊自动焊手工焊加丝手工焊是是否否GTAW 自动焊否否是否SMAW 手工焊是是否是CWCEC注: *** 必须有第2层. 仅有一层是不允许的。
№中国化学工程第三建设有限公司中煤图克化肥项目（一期）大颗粒尿素装置工程工艺管道安装施工方案（措施）方案类别II会签：批准：审核：编制：中国化学工程第三建设有限公司内蒙古分公司2012年12月10日目录（1）工程概述┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 3 （2）编制依据┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 4 （3）施工程序┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 4 （4）施工方法及技术措施┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 5 （5）施工进度计划┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅20 （6）降低成本措施┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅20 （7）施工质量保证措施┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅20 （8）施工安全与环境保护技术措施┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅24 （9）施工平面布置与文明施工技术措施┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅29 （10）劳动力需用量计划与技能要求┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅30 （11）施工机具、计量器具与施工手段用料计划┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅301、工程概况1.1、工程简介：内蒙中煤鄂尔多斯能源化工有限公司年产200万吨合成氨350万吨尿素（一期工程）装置项目工艺管道制安工程，其范围包括大颗粒尿素装置1系列。
1.2、主要技术参数、实物工程量一览表1.2.1主要技术参数大颗粒尿素装置属于最高设计温度在210℃、最高压力达到1.9MPa，易腐蚀介质较少，且部分含有有毒、可燃液体介质管道。
大颗粒尿素装置主管道约有3500m，共约28000DB，其材质主要为：A312-TP304L、A312 TP304、20#、06Cr19Ni10、Q345-E、A312 TP304-EFW、Q235B、L245(SAW)、PP-R、304.S.S。
其工艺管道主要介质有: 空气A、冷却回水CWR、冷却上水CWS、化学污水CY、脱盐水DW、导淋DR、仪表空气 IA、甲醛溶液LF、润滑油LO、低压蒸汽 LPS、工厂空气PA、工艺冷凝液PC、工艺气体PV、饮用水PW、低压减压蒸汽RS、蒸汽S、蒸汽冷凝液SC、熔融尿素/尿素溶液U、尿素粉尘空气UD、溜管（尿素颗粒产品）UG、消防用水FP、采暖回水管HWR、采暖上水管HWS等。
浅谈尿素装置高压系统腐蚀原因及应对措施摘要：本论文简述了高压系统的流程，阐述了高压系统在尿素生产装置中的重要地位，介绍了尿素生产过程中，高压系统设备的腐蚀机理；分析了各因素对设备腐蚀的影响，探讨了减小腐蚀的应对措施。
关键词：尿素高压设备；腐蚀机理；腐蚀因素；应对措施在尿素生产装置中，高压系统起着至关重要的作用。
高压系统流程可简要概括如下：高压CO2气体经汽提塔（201C）进入高压甲铵泠凝器（202C），高压液氨经高压喷射器（201L）也被送到202C中发生反应生成甲铵，得到的甲铵再经由管道至合成塔（201D）内，反应放出热量设201FA/FB两个汽包回收0.4MPa自产蒸汽。
同时202C中一部分未反应的CO2和液氨经由另外管道被送到201D中继续发生反应，为201D中甲铵脱水合成尿素的反应提供热量。
201D所得合成液自塔底至201C上部，自上而下与自下而上的CO2气体逆流接触，此时，合成液中的甲铵大部分分解成CO2和氨，同CO2气体混合成汽提气从塔顶离开至202C继续反应。
201D出来的合成气，先经过高压洗涤器（203C）上部防爆空间，后经器外管道进入203C下部，被高压氨泵送来的甲铵液吸收后一同从203C中部流出，后经201L抽吸送至202C中继续反应。
203C中热量由高调水转移，剩余气体送至中压系统继续回收。
换言之，高压系统就是尿素合成的主场所。
至此，尿素合成的所有化学反应已经完成。
至于后续的中压、低压等工序，是一个大的回收再利用未生成尿素的原料的循环。
最终也是要回到高压系统继续反应。
大家都知道，在尿素生产过程中，原料CO2，NH3、甲胺和尿素水溶液，原料带入的硫化物、氯化物等都具有腐蚀性，均会对高压设备产生腐蚀。
纵观尿素工业生产发展的历程，很多企业都曾因为设备腐蚀的问题被迫停工检修，因此腐蚀问题已成为影响稳定生产的严重障碍。
研究尿素腐蚀及抗腐蚀也就显得尤为重要。
以下是几张检修前拍得的设备腐蚀照片：图（1）图（2）图（3）图（4）图（1）和图（2）是检修之前的照片，图（3）和图（4）为各自检修后的照片，可以看出，设备打开检修之前，腐蚀情况相当严重。
尿素装置高压厚壁管安装技术的探讨徐忠文中国核工业第五建设公司[摘要]：随着我国工农业的高速发展，尿素这一原料的生产装置也大量上马，装置的规模也越来越大。
作为这一装置的关键安装部分，高压厚壁管的安装就显的格外重要。
对管道的安装技术提出了更高的要求。
本文从高压厚壁管的材料验收、焊接质量、管道敷设及施工监督等各个方面对尿素装置高压厚壁管道安装进行有意义的探讨。
[关键词]：尿素装置高压厚壁管安装探讨引言：在我国大化肥工业的发展中，高压厚壁管的施工安装一直是一个难点和重点，也是影响行业发展的一个重要因素。
而尿素工业的发展又在其中占据了很重要的位置。
随着我国现代化建设的进一步深入，大化肥工业也将步入快速发展的轨道，那么生产装置的建设安装质量将成为关系到产业发展和安全的首要任务。
目前，我国的尿素生产工艺以水溶液全循化法为主，而在此工艺中高压厚壁管的安装就显得极为重要了，其核心设备—合成塔的设计压力达到了32MPa，同样的进合成塔的CO2、一甲液、液氨等原料的工艺管道设计压力都达到了32MPa，合成塔的出口溶液管道也达到了同样压力。
那么作为其生产前提的管道安装就放在了突出的位置上了，它的安装质量直接决定了装置的运行安全和稳定，必须要按规范、设计做好、做到万无一失。
那么，尿素装置中高压厚壁管的安装质量的保证措施和过程控制如何能做到更好？在安装施工中对出现的问题如何处理？根据本人所主持和参加施工的山东鲁西化工40万吨/年尿素装置的特点作一下探讨。
1. 尿素装置高压厚壁管的特点在进行管道安装之前，应该先对尿素装置中的高压厚壁管的特点进行一下熟悉和综述。
1.1 相对流动性。
管道与输送介质之间是相对流动的，因此要求管道内部，特别是管壁内焊口部位尽可能光滑，以利减少摩阻力，尽量减小冲击腐蚀。
1.2 固定性。
高压厚壁管安装完之后，除改造、敷设新线路等特殊原因外，管道一般不会发生位移。
1.3 输送的连续性。
尿素装置管道一旦建成、投产，一般情况下应连续运行。
1.4 威胁性。
尿素装置高压厚壁管所输送介质具有高温、高压、有毒、易爆等特点，运行时对地面人员、建（构）筑物或区域长期构成威胁。
1.5 高压厚壁管的规格有如下：φ180*30、φ159*28、φ68*13、φ102*17、φ127*21、φ83*15、φ68*10、φ83*11、φ245*26、φ219*35等。
根据以上尿素装置高压厚壁管的特点，其安装工程质量是确保安全运行和延长使用寿命的决定性因素。
而高压管道的安装完全依靠焊接而成，因此焊接质量在很大程度上决定了工程质量，焊接工序是尿素高压管道施工的关键环节。
而管材、焊材、焊接工艺以及焊接设备等是影响焊接质量的关键因素。
2. 高压厚壁管安装施工内容及施工工序2.1 施工内容高压管道安装施工一般内容包括：熟悉管道安装工程的图纸及有关资料、进行管道安装工程的施工测量、绘制单线图、下料预制、高压管丝头加工、支架制作与安装，管道安装、管道焊接、管道与设备连接、管道冲洗与试压、调整交付使用等。
2.2 施工工序施工工序可分为施工准备→材料运输→管材及配件的检查、复检与清理→管子切割、坡口加工与组对、管丝头加工→管材焊接→管道支撑件安装、管道安装→检验和试验→吹扫清洗。
3.管道管材（件）和焊材的验收任何工程的安装质量好坏，原材料是一个重要质量控制点，高压管（包括管件）的材料验收采用目测、尺检和探测相结合。
3.1 管子（包括管件）外观不得有凹坑、夹层、管壁薄厚不均等就缺陷，管道椭圆度、弯曲度等必须达到国家有关规范规定；使用超声波探测，每根管道、每个管件都进行100%的探测，结果符合JB/T4730-2005规定，不得有任何质量缺陷。
3.2 高压阀门进行100%水压试验和严密性试验。
管道用安全阀必须全部送至当地质量技术监督局进行校验，校验合格并出具校验报告后方可使用。
3.3 透镜垫和高压螺纹法兰的验收使用白垩粉进行一对一的检验，使透镜垫和高压螺纹法兰的密封面达到完全密封，做好标记，使用时配套安装使用。
螺栓也根据规范进行相应的检验验收。
所有施工材料必须100%合格。
3.4 不锈钢材料还需要进行材质化验分析，保证材料的材质符合设计和规范规定。
3.5 焊接材料的选用根据母材的化学成分、机械性能和使用条件综合考虑。
当同种钢材焊接时，焊接金属的机械性能和化学成分与母材相当；异种钢材焊接时，焊接材料应按合金含量较低一侧的钢材选用。
选用的焊条药皮要均匀、无明显的裂纹、脱皮、表面无孔、焊芯无锈蚀等现象；存放时注意防潮、防雨、防霜及油类侵蚀。
验收合格品经编号后统一入库保管，按要求做好成品保护工作，并作材料验收记录和入库登记。
在使用时，必须按技术员材料领料单按编号进行领料，并作材料发放记录，做到材料的可追溯，并进行定期和不定期的检查，使得从材料使用源头上将质量隐患消除。
4.高压厚壁管的焊接4.1 焊缝坡口的选择和加工4.1.1 因为高压管的壁厚最大一般在35mm左右，根据国家规范和设计及现场施工的实际可操作性，一般均选用V型坡口，对接焊缝坡口型式和尺寸要求见下图：管道对接坡口型式和尺寸4.1.2 由于坡口的加工质量对于焊缝的最终质量有着很大的影响，高压厚壁管因其管壁太厚，在其管子的切割加工、坡口加工上，全部使用机床加工，比较下来，机床加工有以下优点：4.1.2.1 加工时间短，可以保证工期；所有的安装尺寸经过图纸和安装现场的实际测量、校核后送到机加工车间统一加工，这样就使得劳动效率大大提高，从而减少了劳动时间。
因为高压管的焊接时间比中低压管道的要长很多，那么在管道的下料时间的减少就可以在整个安装工期上都有了一个很好的保障。
4.1.2.2 加工质量好，精度高；4.1.2.3 降低了劳动强度。
高压管因其壁厚太厚，若用人工进行切割加工的话，其劳动强度可想而知，人工的使用量也将是一个很大的数量，从而从另一方面也增加了劳动力成本的增加。
4.2 管道焊接材料的选定和焊接工艺尿素装置的高压厚壁管材质有以下几种：20G 0Cr18Ni9 00Cr17Ni14Mo2等；对各种材质的焊接方法均采用氩电联焊，多层焊接；在焊接前对每一种材质的管材都必须根据压力管道监督规程要求做《焊接工艺评定》，并以《评定》为依据，根据施工现场情况，制定相应的焊接工艺和焊接方案；4.2.1 20G管道的焊接材料选择和焊接工艺参数根据我公司焊接工艺评定报告，焊材的选择和管道对接焊缝焊接工艺参数分别见表1和表2。
表1 管道焊接材料选择表2 20G钢管道对接焊缝焊接工艺参数4.2.2 0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2管道的焊接材料选择和焊接工艺参数表3 0Cr18Ni9不锈钢管道焊接材料选择表4 00Cr17Ni14Mo2不锈钢管道焊接材料选择表5 不锈钢管道对接焊缝焊接工艺参数4.2.3 管道管材焊接质量的控制在具体的焊接过程中，应从以下方面加强质量的控制：4.2.3.1 根据设计方面的要求，结合自身的实际情况，选择合理的焊接工艺，编写焊接工艺指导书；4.2.3.2 加强对焊工的技能要求。
参与管道焊接的焊工除必须具有锅炉压力容器焊工合格证外，且必须通过业主及监理组织的现场模拟考试方可上岗；4.2.3.3 根据焊材要求和施工条件，选用直流逆变氩弧焊、手工焊专用焊机，焊机性能必须稳定，功率等参数应能满足焊接条件；现场配置的焊机应处于良好的工作状态，具备良好的安全性能，有较强适用于露天的工作性能；加强工序管理。
正式焊接前，分别对坡口清理、焊口组对、临时支撑或固定设施、预热(根据管材确定是否预热)、焊条烘烤等焊前准备工作逐项确认；严格工艺评定管理。
在施焊过程中，应严格按照工艺评定所确定工艺技术参数实施焊接作业控制，克服工艺评定与施工现场参数控制不一致的现象。
另外，应加强焊接裂纹的预防措施，具体包括：采取焊前预热，管口净化并确定合理的焊接顺序，可较大程度地减少焊接应力，控制焊接变形;高度重视焊缝始端和终端的质量。
始端采用后退引弧法，终端须将弧坑填满。
多层焊的每层接头应予以错开；拆除对口器等工、卡具时不得伤及管道焊缝。
拆除后应打磨平滑，并进行磁粉或渗透探伤检查；在管道焊接施工过程中应考虑到钢管所承受的外部应力作用带来的影响。
同时应考虑环境温度、环境湿度和环境风速对不同焊接方法的影响，采取必要的措施保证焊接质量。
比如，我们在施工现场自制有专门的移动式焊接用塑料棚，不管焊接口在什么地方，都可以将其置于焊接棚内进行焊接，将外界的影响降至最低。
5.高压管道的安装5.1 管道的安装5.1.1 管道预制应按单线图规定的数量、规格、材质选配管道组成件，并应按单线图标明管道系统位号和按预制顺序标明各组成件的顺序号；自由管段和管段的选择应合理，封闭管段应按现场实测后安装长度加工。
比如下图为液氨泵出口至合成塔底的液氨管道，在实际的安装中，我们应先从管⑥开始安装，到管③后，在从塔底往外安装，管②和管③之间的焊口做为活口最后进行焊接，管②的尺寸也最后进行实际测量。
这样就使管道安装没有死点处理，没有焊缝死口，管道的安装质量也可以得到保证。
5.1.2 在管道布管时，应保持管内的清洁，腔内不能留有杂物；注意首尾相接，相邻的两管口之间应呈锯齿相互错开，在组对前应做好管道支撑。
管道敷设前，应尽可能在安装之前进行预装，把一定数量的管子和管路附件组合在一起，然后分段进行吊装连接，以减少固定焊口。
与管道有关的土建工程已检查合格，满足要求并办理了中间交接手续，与管道有关的机械设备己检验合格；法兰、焊缝及其它连接件的设置应便于检修，并不得紧贴墙壁、楼板或管架：管道穿越墙壁或构筑物时应加套管保护5.1.3 管道安装的允许偏差见下表：5.1.5 高压管端部的螺纹部分应清洗干净，表面不得有任何缺陷，并涂以二硫化钼。
5.2 阀门、法兰的安装5.2.1 阀门安装的高度应方便操作和检修，止回阀安装应符合设计规定；阀门在安装时，应处于关闭状态；其本体配套的法兰应转动灵活。
不得有卡涩现象。
5.2.2 螺纹法兰的螺纹加工精度和端面加工精度必须符合规范要求，管端锥角、透镜垫密封面不得有划痕、刮伤、凹陷、啃刀等任何缺陷，粗糙度不得高于1.6µm，锥角误差不得大于0.5°。
法兰连接时应保持相互平行，其允许偏差为法兰外径的1.5%，且不大于2ｍｍ，不得用强紧螺栓的方法消除偏斜。
法兰应保持同一轴线，其螺孔中心偏差一般不超过孔径的5%，并保持螺栓自由穿入。
使用的螺栓规格应统一，方向一致，螺栓紧固应均匀对称，松紧适度，紧固后螺栓与螺母宜齐平，紧固后螺栓应与法兰紧贴，不得有缝隙，除设计规定调协垫圈外，不得另加垫圈。
紧固螺栓应在对角线上紧固并划分次序，循序渐进。
5.3 支架制作安装5.3.1管道安装时，应及时按设计要求制作安装支吊架。
