2004年8月表面检查衬里蚀坑深约2mm;实测筒体衬里最小厚度为8.1mm;对该尿塔纵、环焊缝及下部物料管角焊缝内表面进行射线探伤检测,在纵、环焊缝位置发现2个部位有气孔,下部甲铵管发现1处裂纹,液氨管发现多处裂纹,经打磨至缺陷消除后补焊完毕再检测,未发现有裂纹及超标圆型缺陷,符合JB473094标准允许的级质量验收要求。安全状况等级定为2级。
检验结果(1)宏观检查未见超标缺陷及其他问题,实测筒体内壁衬里最小厚度为7.5mm(上部第2个筒节)。(2)MT发现外部筒体2、3、4环焊缝(从下向上)表面各有1条裂纹,最长约300mm,经打磨消除裂纹后补焊,裂纹深度约6mm。(3)60Co射线探伤除发现第2环缝外部有裂纹缺陷1处外(经打磨消除裂纹,裂纹长度350mm,深度8mm,自身高度2mm),还存在大量未熔合、夹渣缺陷,其长度(8001200mm)和自身高度均超过原制造依据的相关规范,也超过压力容器定期检验规则埋藏缺陷4级的要求(尿塔为有特殊要求的压力容器)。(4)上述大量未熔合、夹渣缺陷从片子上判断,缺陷深度均在60mm厚度以外,从性质上判断,均为制造时的原始缺陷。原设计图纸要求60mm厚度100%射线探伤,60mm厚度以外仅作100%超声探伤和磁粉探伤,说明在设备制造时对60mm厚度以外的焊接质量未严格控制,也无技术手段进行检验。
裂纹产生的原因分析初步判断裂纹产生的原因为材料应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂是指金属结构在拉伸应力和腐蚀环境共同作用下引起的断裂。应力腐蚀一般发生在拉应力、腐蚀性介质和对腐蚀性介质敏感的金属材料共同存在的情况下。产生应力腐蚀所需要的应力远低于材料本身的屈服应力。
应力条件(1)制造中产生的残余应力在制造过程中,尿素合成塔的深环焊缝都是由内而外经过多层焊接而成,由于焊后无法进行,因此在焊接接头(包括母材、焊缝热影响区、熔合线和焊缝金属)存在较大的焊接残余应力。另外,经过层层紧箍包扎,每层层板都有一定的周向预紧力。
(2)使用中产生的应力尿素合成塔在承压运行的过程中,壳体会产生较大的周向应力和径向应力。尿素合成塔不锈钢衬里的热膨胀系数约为碳钢的1.5倍,在186的运行温度下,不锈钢衬里和盲板层及过渡层之间会存在较大的拘束应力。