專利名稱：尿素生產(chǎn)設(shè)備中受強(qiáng)腐蝕裝置的功能恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尿素生產(chǎn)設(shè)備中受強(qiáng)腐蝕裝置的功能恢復(fù)方法。
本發(fā)明具體涉及受浸蝕和/或腐蝕的金屬部件或裝置的功能的修復(fù)和恢復(fù)方法，該浸蝕和/腐蝕是由于該部件或設(shè)備在高溫和高壓條件下與通常存在工業(yè)生產(chǎn)尿素設(shè)備中的流體包括與氨、尿素和/或氨基甲酸銨混合的水接觸造成的。
眾所周知可用工業(yè)流程生產(chǎn)尿素，該流程至少在設(shè)備的一些部件中要求高溫高壓操作條件。
在這些流程中，過量的氨和二氧化碳在一個(gè)和多個(gè)反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)器中壓力通常在100和250巴之間，溫度在150至240℃之間，作為最后產(chǎn)品得到一種水溶液，該溶液包括尿素、未轉(zhuǎn)化成尿素的氨基甲酸銨和合成中所用的過量氨。接著凈化上述水溶液，除去其中的氨基甲酸銨，方法是在分解器中進(jìn)行分解，該分解器按順序地操作于逐漸降低的壓力下。在現(xiàn)有的大多數(shù)流程中，分解器中第一個(gè)分解器的操作壓力基本上等于合成壓力或稍低一點(diǎn)，而且一般用反萃劑來分解氨基甲酸銨并同時(shí)除去分解產(chǎn)物。反萃劑可以是惰性氣體，或氨或二氧化碳，或惰性氣體與氨和/或二氧化碳的混合物，也可以用溶解在來自反應(yīng)器混合物中的過量氨進(jìn)行反萃(自動(dòng)萃取)，因而不需任何外加試劑。
氨基甲酸銨的分解產(chǎn)物(NH3和CO2)與可能的反萃劑(惰性氣體除外)通常一起凝聚在適當(dāng)?shù)哪燮鲀?nèi)，獲得包含水、氨和氨基甲酸銨的液態(tài)混合物，該混合物然后再循環(huán)到合成反應(yīng)器。在工藝上更先進(jìn)的設(shè)備中，至少一個(gè)凝聚步驟是在大體等于反應(yīng)器壓力的壓力下或稍低的壓力下進(jìn)行的。
作為參考，在現(xiàn)有的很多參考之中可以列出美國(guó)專利No.3886210，No.4314077，No.4137262和歐洲專利申請(qǐng)公布No.504996，這些專利根據(jù)上述特征說明生產(chǎn)尿素的流程。主要用于生產(chǎn)尿素的各種流程在J0hn Wiley d Sons出版公司出版的“化工全書”第三版(1983)21卷的548-574頁(yè)進(jìn)行了說明。
流程中最重要的步驟是氨基甲酸銨的濃度和溫度處于最高時(shí)的步驟，因而在上述流程中，這些步驟與反應(yīng)器中進(jìn)行的步驟、以及與隨后的操作條件與反應(yīng)器操作條件相同或幾乎相同的用于分解(或反萃)和凝聚氨基甲酸銨的裝置中進(jìn)行的步驟一致。在此裝置中待解決的問題是由氨基甲酸銨、氨和二氧化碳引起的腐蝕和/或浸蝕問題，這些化學(xué)物在合成尿素所需要的高溫和高壓下，特別是在存在水的情況下相當(dāng)于強(qiáng)腐蝕劑。
這種腐蝕問題在現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備中已經(jīng)有不同的解決方法，在文獻(xiàn)中還提出了另一些解決方法。事實(shí)上已有許多金屬和合金可以在充分長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)承受在合成尿素的反應(yīng)器中產(chǎn)生的可能的腐蝕條件。其中有鉛、鈦、鋯和若干種不銹鋼，例如AISI316L鋼(尿素級(jí))、INOX 25/22/2 Cr/Ni/Mo鋼、奧氏體鐵氧體特殊鋼等。然而因?yàn)榻?jīng)濟(jì)原因，這些裝置不能完全用這些防腐合金或金屬制造。一般采用用普通碳鋼作的容器或柱子，可以作成多層的，根據(jù)其幾何形狀和要承受的壓力(耐壓件)其厚度在40至350mm，該容器與腐蝕性或浸蝕性流體接觸的表面均勻襯一層2至30mm厚的抗腐蝕襯里。
具體是，反應(yīng)器基本上由一個(gè)垂直“Vessel”(容器)構(gòu)成，從下面引入反應(yīng)試劑，從上面排出反應(yīng)混合物。耐壓件通常由一個(gè)直徑0.5至4m的缸組成，其壁作成多層壁或?qū)嵭谋?，兩端用適當(dāng)焊接在其上的蓋子密封。在反應(yīng)器內(nèi)部，所有承受腐蝕的部分均襯一層抗腐蝕的襯里，該襯里可以用例如鈦、鉛、鋯，或最好是上述的不銹鋼(尿素級(jí))。
隨后的氨基甲酸銨分解器，特別是在其工作壓力與反應(yīng)器相同時(shí)，也由殼管式的交換器組成。在這種情況下“耐壓件”也用普通碳鋼制作，同時(shí)最好用鈦或尿素級(jí)不銹鋼作襯里。
離開分解器的氣體通常在氨基甲酸銨凝聚器中再凝聚，該凝聚器仍歸與類似于分解器中混合物(除去尿素)的物質(zhì)接觸，因此仍受到腐蝕。在這種情況下內(nèi)襯最好也用上述特殊的尿素級(jí)不銹鋼。
在上述裝置或設(shè)備中，抗腐蝕襯里是這樣制作的，將許多具有適當(dāng)抗腐蝕性的構(gòu)件組合在一起，使其在最后形成一種在高操作壓力下密封的結(jié)構(gòu)。為此目的所用的各種連接和焊接根據(jù)所要連接部件的幾何尺寸和類型常常要求特殊的技術(shù)。
盡管不銹鋼可焊接在下面由碳鋼構(gòu)成的“耐壓件”上，但是它有較高的熱膨脹系數(shù)，在操作期間容易沿焊線形成裂縫，而鈦不能焊接在鋼上，不管如何，因?yàn)槠渑蛎浵禂?shù)遠(yuǎn)低于碳鋼，所以在焊接也有相同的裂縫問題。
為此采用了通常需要復(fù)雜裝置和操作程序的技術(shù)。在某些情況下，可以在耐壓件上用溶敷焊的方法形成襯里而不用將板材彼此焊接在一起。在另一些情況下，特別是在材料不能焊接在一起時(shí)，需要將襯里“爆炸”貼合在耐壓件上，以保證得到滿意的固定。
然而在所有上述裝置上均形成一定數(shù)目的“排氣預(yù)留孔”以檢測(cè)抗腐蝕襯里的可能腐蝕損耗。
排氣預(yù)留孔通常由直徑8-15mm的由耐腐蝕材料作的小管構(gòu)成，它插入到壓力件中直插到壓力件和金屬或合金的耐腐蝕襯里之間接觸的區(qū)域。如果由于高壓襯里發(fā)生滲漏，則腐蝕性的內(nèi)部流體將直接擴(kuò)散進(jìn)入襯里和壓力件之間的空隙區(qū)，如果未查出這種滲漏，則這將會(huì)導(dǎo)致構(gòu)成壓力件的碳鋼的很快腐蝕。排氣預(yù)留孔的存在可以檢測(cè)到這種滲漏。為此，在耐腐蝕襯里下面的空隙區(qū)必須至少與一個(gè)排氣預(yù)留孔相通。對(duì)每個(gè)套圈預(yù)留孔的數(shù)目通常是2-4個(gè)，因此例如在反應(yīng)器中，通常是30-60個(gè)預(yù)留孔。
上述裝置的上部分一般至少有一個(gè)稱作“檢修孔”的檢修圓形開口，通過該開口可以接觸操作機(jī)構(gòu)和控制裝置，并可以進(jìn)行小的內(nèi)部修理。這些開口的直徑通常在45-60cm之間，最多可以通過具有這種尺寸的物件。
盡管采取許多預(yù)防措施和上述結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝置，但是操作在高壓或中壓下的裝置的襯里因?yàn)榕c腐蝕性的過程流體例如生產(chǎn)尿素設(shè)備中的流體接觸，其很大面積仍然經(jīng)常受到嚴(yán)重的擴(kuò)展的腐蝕，這種腐蝕很快使襯里有穿透的危險(xiǎn)，并隨后造成災(zāi)難性滲漏的危險(xiǎn)，或者至少必須使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行修理，這種修理有時(shí)需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
克服這種腐蝕現(xiàn)象涉及一些不容易解決的問題。最通常的是需要用新的裝置替換已損壞裝置，使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)和制作與安裝新的裝置這兩件事需要極大的投資。當(dāng)損壞相當(dāng)嚴(yán)重時(shí)，要修理?yè)p壞的部分一般認(rèn)為在實(shí)際上是不可能的，因?yàn)椴荒艹浞直ＷC操作的安全性，而且修理又有實(shí)際困難。的確，為避免部分拆除，裝置或設(shè)備的每次介入必需通過上述維修孔進(jìn)行。但不可能將其尺寸不允許通過維修孔的金屬層制品或其他物件插件裝置。
考慮到受腐蝕的區(qū)域經(jīng)常20-30m2左右，所以可以理解，要用新的均勻一致的襯里再襯在受腐蝕的區(qū)域上是絕對(duì)不可能的。
另一種大范圍擴(kuò)散的損害也涉及將修理限定在先前襯里上的問題。的確，可以認(rèn)為，由于在受腐蝕區(qū)金屬的損蝕相當(dāng)嚴(yán)重，所以涉及直接在有關(guān)區(qū)域的焊接部和支承部以及在先前的襯里仍具有可靠特性的邊緣處進(jìn)行修理是不可靠的。
因?yàn)檫@些原因，所以一般認(rèn)為，僅使用維修孔不可能恢復(fù)其大面積腐蝕襯里的功能。
因?yàn)樯鲜龅暮芏嘣?，所以一般認(rèn)為，在生產(chǎn)尿素設(shè)備的高壓或中壓部分要進(jìn)行裝置的腐蝕襯里的修理和功能恢復(fù)操作是不妥當(dāng)?shù)模蛟谌魏吻闆r下，經(jīng)濟(jì)上是不劃算的。
一般對(duì)這種腐蝕問題推薦的解決辦法必然是替換已損壞的裝置，即使這種辦法涉及很高成本，而且必須相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間地中斷生產(chǎn)線。
本申請(qǐng)人通過一種新途徑對(duì)上述缺點(diǎn)已找到一種滿意的有利的解決方法，這種方法可以有效地恢復(fù)該設(shè)備裝置，具有很大的可靠性，又不必拆移，而且修理成本遠(yuǎn)低于完全更換裝置所需要的成本。
因此本發(fā)明涉及一種工業(yè)設(shè)備中高壓或中壓部分的裝置的修理和功能恢復(fù)方法，上述裝置至少具有一個(gè)維修孔并包括內(nèi)部防腐蝕的金屬襯里，該襯里至少具有一個(gè)承受腐蝕的大面積，上述方法包括以下步驟(a)清潔受到腐蝕的區(qū)域，除去大部分腐蝕殘?jiān)?b)在步驟(a)形成的清潔區(qū)域上形成適當(dāng)?shù)闹С泻?或保持表面，以便放置新的金屬襯里；(c)在該支承和/或保持表面上以及鄰接受腐蝕區(qū)的表面邊緣上定位適當(dāng)成形到符合裝置內(nèi)部形狀的平板部件，直至受腐蝕區(qū)域完全被覆蓋，該平板部件由在裝置的操作條件下耐腐蝕的金屬組成并具有可以穿過維修孔的尺寸，這些成形的部件彼此相鄰放置；(d)焊接按步驟(c)相互結(jié)合的上述部件的相鄰邊緣，如果可能將該邊緣也焊在該邊緣下面的金屬上，使得對(duì)每個(gè)單一成形的部件的焊接至少有一段中斷焊接的距離，由此形成新的防腐蝕的金屬襯里，在該襯里中在每個(gè)成形部件和下面的表面之間存在的間隙彼此連通，并與設(shè)備中的至少一個(gè)預(yù)留孔連通。
(e)沿上述中斷的焊接距離，用適當(dāng)尺寸的成形的板覆蓋受過程流體作用的表面，將其邊緣焊接在新的金屬襯里上，以便得到一個(gè)完全密封的并在正常操作條件下耐腐蝕的裝置內(nèi)表面。
這樣僅用裝置的維修孔作僅有的入口便可以實(shí)現(xiàn)該維修方法。
本發(fā)明還涉及用上述修理和功能恢復(fù)方法得到的容器。
如上所述，本發(fā)明的方法特別適合于合成尿素設(shè)備中高壓或中壓部分的裝置。這些裝置基本上是尿素的合成反應(yīng)器、未轉(zhuǎn)換氨基甲酸銨的分解裝置和HN3、CO2以及生成的氨基甲酸銨的凝聚容器。
這些裝置在存在包括水、氨、二氧化碳和氨基甲酸銨混合物的情況下操作在15-250個(gè)大氣壓和70-300℃溫度下，氨基甲酸銨是這些化合物按照以下反應(yīng)的凝聚產(chǎn)物
操作條件最好是100-250個(gè)大氣壓，120-240℃的溫度。
在上述條件下，與腐蝕性混合物接觸的設(shè)備表面最好用不銹鋼、鈦、鋯、鉛等制作?！澳蛩丶?jí)”的不銹鋼是最好的，例如AISI316L(尿素級(jí))鋼、INOX25/22/2 Cr/Ni/Mo鋼、奧氏體鐵氧體特殊鋼等。這種耐腐蝕的金屬或合金通常不構(gòu)成裝置的整體而是其厚度最好在2-30mm的襯里。
在本發(fā)明具體涉及的生產(chǎn)尿素的通常工業(yè)設(shè)備中，屬于高壓或中壓部分的上述裝置其容積通常在2000-40000升之間，除去可能的管道(熱交換器等)與腐蝕性流體接觸的展開的內(nèi)表面在8-450m2之間。對(duì)本發(fā)明來說，當(dāng)裝置的內(nèi)表面具有至少一個(gè)其面積大于維修孔部分兩倍的受腐蝕區(qū)域時(shí)，該裝置被認(rèn)為是具有大面積的受腐蝕區(qū)。
本申請(qǐng)中所用的術(shù)語(yǔ)“腐蝕”、“腐蝕性的”和“受腐蝕”是沒有差別地指僅包括化學(xué)性腐蝕的過程，或物理性浸蝕的過程或聯(lián)合兩種腐蝕性的過程。
本發(fā)明的方法也可以用于其壁沒有內(nèi)襯的裝置，但裝置主要用耐腐蝕的金屬或合金制作。在這種情況下，在本申請(qǐng)中所用的術(shù)語(yǔ)“內(nèi)部防腐蝕襯里”還包括具有防腐蝕特性的裝置的壁。
按照本發(fā)明的方法，必需清潔受腐蝕的區(qū)域。受腐蝕區(qū)域通常表現(xiàn)為由腐蝕殘?jiān)?氧化物、碳化物等)覆蓋的不規(guī)則表面，或沒有完全腐蝕的金屬表面層，但不再是整體。表面的不規(guī)則性(或粗糙度)也可以很深，腐蝕厚度在原襯里原厚度的約5％-100％之間變化，在100％的情況下，表示襯里有穿孔。
在本發(fā)明的步驟(a)中，清潔并不一定得完全除去腐蝕殘?jiān)?，完全清除殘?jiān)炎C明是太費(fèi)時(shí)了(而且沒有任何有利之處)，但是必需保證表面線度的穩(wěn)定性和在以后裝置工作期間沒有可以起腐蝕引發(fā)劑作用的殘?jiān)?br> 按照本發(fā)明，可以采用任何適用的方法進(jìn)行表面的清潔。這些方法包括用銼子銼、噴砂打磨、砂子打磨、研磨等打磨方法，或者用溶劑或化學(xué)試劑清潔的方法也能除去腐蝕殘?jiān)?，由此產(chǎn)生一個(gè)線度穩(wěn)定的層。清潔方法不排除聯(lián)合上述方法。但是對(duì)本發(fā)明而言打磨清潔法最好。
在本發(fā)明方法的步驟(b)中，在步驟(a)適當(dāng)清潔的表面上形成適當(dāng)?shù)闹С袇^(qū)域或保持區(qū)域，以便隨后配置新的襯里。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在步驟(b)中可以在受腐蝕區(qū)域獲得比較光滑的表面，該表面的輪廓大體與鄰接受腐蝕區(qū)區(qū)域的先前襯里的輪廓吻合，或者在不存在先前襯里輪廓之處，該表面的輪廓最好與凹凸表面的最凸出處準(zhǔn)直。整個(gè)的受腐蝕區(qū)實(shí)際上由第一金屬層覆蓋，該金屬層的材料通常與先前襯里的材料一致，其厚度是使得第一金屬層的新表面與包圍受腐蝕區(qū)的襯里的表面對(duì)齊。覆蓋的方法通常是用焊接方法將預(yù)先成形的尺寸比較小的和具有符合由腐蝕形成的凹凸形的不規(guī)則幾何形狀的部件焊接在已清潔的表面上?；蛘咭部梢杂萌鄯蠛傅姆椒ㄟM(jìn)行整個(gè)覆蓋或覆蓋其一部分。用這種方法可以獲得第一不規(guī)則的填充層，然后再用適當(dāng)?shù)某Ｓ玫姆椒ㄊ蛊淦交?，直到剩下的凸凹不平處的最大深度達(dá)到最好小于1mm。對(duì)于本發(fā)明而言，用第一金屬層進(jìn)行的這種覆蓋相對(duì)于下面的間隙必須是密封的。
按照本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，步驟(b)在于沿隨后按步驟c配置的金屬成形部件的支承線設(shè)置具有適當(dāng)寬度和厚度的小金屬條。該條按表面曲率適當(dāng)彎曲，用可以焊接到上述成形部件金屬上的金屬材料制作，最好采用與成形金屬部相同的材料制作。條的厚度最好約等于原來未受損害襯里的厚度。條的寬度不是重要的，雖然該寬度可以使在隨后的步驟(d)中容易焊接抗腐蝕的襯里并獲得很好的密封性。這些小條的寬度最好在20-200mm的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明，板可以放在下面的支承平面上而不需要進(jìn)行任何焊接。在設(shè)計(jì)和壓力件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)允許時(shí)可以進(jìn)行小量焊接使條固定，直到可以放置隨后的層。板最好插入受腐蝕襯里上形成的適當(dāng)槽中，從而可能達(dá)到耐壓件的下面的金屬。隨后通過在步驟(d)和(e)執(zhí)行的操作保證覆蓋的最后密封，在密封處受腐蝕性流體作用的焊接呈密封的形式。不同條之間的表面可以按步驟(b)的前面形式的實(shí)施例所述方式填料，或者照這樣留著，特別是如果板的平面和包圍區(qū)域之間的位級(jí)差別相當(dāng)小時(shí)(使得不至于因過分形變危及鄰接層的焊接密封)。
本發(fā)明方法的步驟(c)包括將一塊平的適當(dāng)成形的并在裝置的操作條件耐腐蝕的金屬部件放置在按步驟(b)形成的表面上。在大多數(shù)情況下，特別是在生產(chǎn)尿素的設(shè)備中，化學(xué)處理裝置為圓筒形，或至少具有彎曲部分。因此上述平部件必須彎曲或成形到符合待襯的表面。因?yàn)樵摬考菀鬃冃?，所以技術(shù)人員可以用通常的現(xiàn)成儀器達(dá)到這種彎曲。
成形部件彼此鄰接配置以便于在隨后步驟(d)中進(jìn)行焊接。金屬部件的形狀應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選擇，使得它們形成規(guī)則的平面，以便在定位之后沒有間隙。矩形是最好的，而且大部分部件具有相同的尺寸。該尺寸應(yīng)當(dāng)可以通過維修孔進(jìn)入裝置的內(nèi)部，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)容易地蓋住受腐蝕區(qū)，最好采用盡可能少的部件。本發(fā)明不排除在個(gè)別情況下采用可以更好符合受腐蝕區(qū)幾何形狀的不同形狀。上述金屬部件的厚度可以根據(jù)制作裝置的金屬和其操作條件而改變。最好采用2-30mm的厚度。
按照本發(fā)明的優(yōu)選方面，新襯里的金屬材料也不焊接在原襯里上，在后一種情況下，用金屬作的可焊接在新襯里上的支承和/或保持條將適當(dāng)?shù)嘏渲迷谑芨g表面上。
構(gòu)成本發(fā)明成形部件(和新襯里)的金屬或合金總是從已知的在設(shè)備的操作條件耐腐蝕的材料中選出。這種金屬或合金最好選鈦、鋯或其合金，特別是選尿素級(jí)的不銹鋼，如AISI316L鋼，INOX 25/22/2 Cr/Ni/Mo鋼、奧氏體鐵氧體特殊鋼等。選擇腐蝕性高于原襯里(雖經(jīng)測(cè)量)的材料可以留給這方面的專家。
本發(fā)明方法的步驟(d)包括焊接按步驟(c)所述方法作的成形金屬部件。焊接方法不是重要的，可以采用已知的現(xiàn)有的任何方法，只要該方法可以保證焊接具有適合于裝置操作條件的耐腐蝕性和機(jī)械特性。焊接最好用電弧電極焊或用鋼桿的T.I.G焊(鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊)。將彼此鄰接的金屬部件的相鄰邊緣彼此焊接起來，最好將相同邊緣焊接到在下面的支承表面上。
至少每個(gè)金屬部件的邊緣上有規(guī)則地留下一段距離不焊。此未焊的部分的長(zhǎng)度最好在5-30mm之間，這部分構(gòu)成各個(gè)部件下面的空隙區(qū)和相鄰部件空隙區(qū)之間的連接點(diǎn)。未焊接長(zhǎng)度的數(shù)目隨裝置的類型和已有的預(yù)留孔的數(shù)目而變化，平均來說，最好是每個(gè)成形板有1.5-2.5個(gè)未焊接的長(zhǎng)度。未焊接長(zhǎng)度的分布不一定是均勻的。簡(jiǎn)言之，對(duì)本發(fā)明而言，未焊接的長(zhǎng)度和由此形成的連通點(diǎn)必需使在新襯里下面的任何空隙區(qū)放出的流體到達(dá)至少一個(gè)存在于裝置耐壓件中的預(yù)留孔。然而不一定要使所有空隙區(qū)(或空間)彼此連通，與預(yù)留孔連通就夠了。
本發(fā)明的特定方面涉及使用不能焊接到制作新襯里材料的在步驟(c)中的金屬或合金成形部件的情況。事實(shí)上在這種情況下，除非整個(gè)裝置用新襯里覆蓋，否則這些成形部件必須這樣焊接，使其密封地焊接在受腐蝕區(qū)的邊緣上，以便形成一種穩(wěn)定的不滲透的耐腐蝕連接，在這種情況下，或許新襯里不能焊在原先的襯里上，而且也不能充分地將可以焊接在新襯里上金屬條固定在該邊緣上， 因?yàn)檫@不能保證在高壓或中壓下充分地密封流體。
在本發(fā)明的這一特別方面中，利用適當(dāng)?shù)碾p金屬條可以容易克服上述缺點(diǎn)。雙金屬條最好由兩個(gè)條組成，一個(gè)條可焊接到新襯里上而另一個(gè)條可焊接到原先襯里的金屬上，這兩種條在結(jié)構(gòu)上用物理方法通過一個(gè)結(jié)合表面彼此結(jié)合在一起，在條的整個(gè)長(zhǎng)度上形成密封的連接。該條僅在部分接合面上被結(jié)合在一起，從而得到如圖5示出的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。根據(jù)這方面專家已知的技術(shù)，雙金屬條的密封連接最好用爆炸法將條彼此結(jié)合在一起。
在本發(fā)明方法的步驟(e)中，在成形金屬部件之間的中斷焊接的長(zhǎng)度通過以下方法被覆蓋，即將適當(dāng)成形的金屬條放置在這些中斷焊接長(zhǎng)度的頂部，然后將邊緣密封地焊接在位于下面的金屬上。這種操作必須這樣進(jìn)行，使得可以保證在裝置中受過程流體作用的整個(gè)表面被密封，但是在新襯里下面的間隙區(qū)之間保持連通。采用一般的現(xiàn)有方法進(jìn)行每個(gè)金屬條邊緣的焊接，最好用上述步驟(d)中所說明的一種方法焊接。
適合于本發(fā)明的板具有適當(dāng)?shù)目梢愿采w中斷焊接長(zhǎng)度的尺寸，并且最好是方形的或矩形的。尺寸最好在20-200mm之間。條的厚度最好在4-25mm之間。這些板最好用與制作新襯里成形部件所用材料相同的金屬或合金制作。但是可以用不同的材料，只要它能焊接在新襯里上。
按照本發(fā)明的方法并參考上面的說明，按照步驟(e)的中斷長(zhǎng)度的覆蓋焊允許保持在襯里下面的每個(gè)空隙區(qū)與至少一個(gè)預(yù)留孔連通，同時(shí)可以保證與過程流體接觸的表面被密封。這樣，裝置的功能便完全恢復(fù)，而且可以保證控制標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)仍舊一樣。
原來在裝置中的預(yù)留孔最好延伸到超過原來襯里的邊界，達(dá)到新襯里的邊界，從而提供或有助于與空隙區(qū)的連通，偶爾可能需要在沒有足夠數(shù)目預(yù)留孔的腐蝕區(qū)形成新的預(yù)留孔。
按照本發(fā)明實(shí)施例的特別形式，步驟(c)和(d)，或者步驟(c)、(d)、(e)可以同時(shí)進(jìn)行，其意思是，上述各個(gè)步驟可以獨(dú)立的在受腐蝕區(qū)的不同位置進(jìn)行。例如，可以在操作區(qū)的某個(gè)區(qū)域放置步驟(c)的成形部件并開始焊接這些部件，同時(shí)在其它區(qū)域最好是相鄰區(qū)域繼續(xù)配置其它成形部件。自然，在受腐蝕區(qū)的各個(gè)一定的位置必須遵循上述的步驟順序進(jìn)行本發(fā)明的操作。
本發(fā)明的方法適合使腐蝕程度上和深度上可以發(fā)生很大變化的受腐蝕區(qū)域恢復(fù)功能。當(dāng)受腐蝕區(qū)很大或者甚至腐蝕涉及整個(gè)裝置內(nèi)表面時(shí)，應(yīng)用本方法將會(huì)得到特別有利的結(jié)果。
特別是，完全按照安全標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明的方法可以完全恢復(fù)裝置的原有功能，已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，雖然新襯里上有許多焊線，這并不影響它壽命，因此可以保證該裝置在相應(yīng)新裝置所使用的正常時(shí)間內(nèi)具有很好的功能。
本發(fā)明的修理操作特別對(duì)鑒定新襯里產(chǎn)生的可能滲漏也使整個(gè)裝置具有極好的安全控制性，不一定要在壓力件中形成其它預(yù)留孔，或者只需在其中僅形成數(shù)目有限預(yù)留孔(不超過受腐蝕局部區(qū)域中原預(yù)留孔的20％)。因此另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是修理操作不太復(fù)雜。
雖然本發(fā)明特別適合于尿素生產(chǎn)設(shè)備中裝置功能的恢復(fù)，但是本發(fā)明的范圍不排除本法或一個(gè)等價(jià)的方法應(yīng)于其它裝置，這些裝置也操作在中壓或高壓和/或中溫或高溫下，而且也具有大面積腐蝕和難于修理的同樣問題。
下面參考示于公開圖中的附圖、示意圖和照片，這樣可以更加理解本發(fā)明方法的應(yīng)用特征。


圖1示意示出合成尿素反應(yīng)器縱向截面圖；圖2示意示出圖1截面圖的放大細(xì)節(jié)，特別示出在用本發(fā)明恢復(fù)功能之后受腐蝕的區(qū)域；圖3示意示出通過在本發(fā)明方法的步驟(e)中配置金屬條而恢復(fù)受腐蝕區(qū)的功能之后受腐蝕反應(yīng)器的縱向截面細(xì)節(jié)；圖4A是焊接在金屬襯上的金屬塊(條)的照片，該金屬塊位于兩片襯里下面的間隙區(qū)之間的連通位置，該襯里的邊緣焊接在一起并焊接在位于下面的表面上；圖4B是示于圖4A的細(xì)節(jié)的放大圖；圖5示意示出雙金屬條的截面圖，其中兩種金屬M(fèi)1和M2沒有彼此焊接，而且通過一個(gè)接合面接合在一起，形成交錯(cuò)結(jié)構(gòu)。
在這些圖中，為簡(jiǎn)單起見相同的部件用相同的編號(hào)表示。在圖1、2和3中不同的部件未按比例畫，從而可以清楚示出本發(fā)明的特有的特征。不同的圖均示出本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
圖1中，反應(yīng)器基本上包括耐壓件，耐壓件包括鍛制的蓋1和多層圓筒體2，圓筒體內(nèi)襯耐腐蝕的金屬襯里4。反應(yīng)器上部結(jié)束于維修孔9及有關(guān)的悶頭法蘭。在下側(cè)有氨酸5、二氧化碳的6和來自未轉(zhuǎn)換成尿素的試劑再循環(huán)裝置的甲氨的酯水溶液7的進(jìn)入管線，以及起著氣流分配器作用的環(huán)形件3。在反應(yīng)器的中下側(cè)，沿內(nèi)筒成環(huán)形的是受腐蝕區(qū)8，該區(qū)域的功能已通過本發(fā)明的方法得到恢復(fù)。在圖中未示出任何可能的支承裝置和控制裝置，也未示出預(yù)留孔或安全閥。
在圖2示出的反應(yīng)器截面中，還可以看到耐壓件2，還可見到反應(yīng)器的原來襯里4，該襯里受到腐蝕，腐蝕的近似深度由截面8示意示出。放在腐蝕區(qū)8頂部的是新襯里，該襯里包括通過焊線14彼此焊接在一起的成形部件11。在焊線14的許多點(diǎn)上，有金屬塊12，其邊緣焊接在部件11上。在金屬塊的下面和在圖2中未示出的是一段中斷焊接的長(zhǎng)度，從而使得位于部件11和其下的支承區(qū)域之間的間隙區(qū)域15之間連通。在反應(yīng)器的側(cè)邊示意示出四個(gè)排氣預(yù)留孔13。
圖3再次示出上述圖2中的大部分部件，即壓力件2、反應(yīng)器4的原襯里、受腐蝕區(qū)8、通過焊線14彼此焊接在一起的成形部件11、金屬塊12、間隙區(qū)15和預(yù)留孔13。圖3截面圖中還示意示出條16的截面，該條16構(gòu)成兩個(gè)成形部件11之間焊線14的支承，該成形部件11可焊接到原先襯里4的金屬上。
在說明本發(fā)明總體和細(xì)節(jié)之后，下面說明作為實(shí)施例的實(shí)際例子，但是該實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明。
例子下面進(jìn)行每天出產(chǎn)600t尿素設(shè)備的內(nèi)防腐蝕襯里的修理和功能恢復(fù)。
該反應(yīng)器操作在230巴壓力和190℃溫度下，反應(yīng)混合物在穩(wěn)定條件下包括NH3、CO2、尿素、水和作為純化劑的空氣。按圖1設(shè)計(jì)，反應(yīng)器基本上包括垂直“Vessel”(容器)，該容器由圓筒形的多層耐壓件2(厚度3×47cm)組成，內(nèi)徑1.5m，長(zhǎng)度17.2m，在其上下端部有兩個(gè)半球形的鍛制蓋1。在上端部有維修孔9，該孔是圓的，直徑約550mm。內(nèi)部防腐蝕層4用尿素級(jí)的AISI316L鋼制作，厚度約17mm。反應(yīng)器內(nèi)部容量約32000升。壓力件展開的內(nèi)表面約85m2。在壓力容器中總共有26個(gè)預(yù)留孔26，它們彼此隔開適當(dāng)?shù)木嚯x。在反應(yīng)器的中下部分的一大片扇形8已受腐蝕，其高約4m，總面積約18m2。襯里的腐蝕平均深度11mm。
在試驗(yàn)?zāi)蛪杭恼w性和確信沒有過程流體侵入而腐蝕到碳鋼之后，用刷子刷受腐蝕區(qū)的襯里表面，除去大部分腐蝕殘?jiān)涂赡艿牟环€(wěn)定金屬層。表面上比較明顯的凹凸不平處特別是在腐蝕坑最深處用厚度3-5mm的25/22/2 Cr/Ni/Mo填滿，用點(diǎn)焊固定在原先的襯里上。剩下的不太深的腐蝕區(qū)用AISI316L尿素級(jí)鋼熔敷焊填充。然后用銼或研磨法使整個(gè)受腐蝕面比較光滑。因此通過實(shí)際填充圖2的部分8所示的浸蝕凹部便可以獲得滿意的支承表面。
在受腐蝕區(qū)中的預(yù)留孔穿過先前有的受腐蝕襯里和填充的如上所述固定的金屬層。
然后將新襯里固定在由此形成的表面上，該新襯里是通過將矩形的金屬板11(金屬部件)連接起來形成的，該矩形板厚5mm并且適當(dāng)彎曲，從而有利于支承和分布在反應(yīng)器的表面上。每個(gè)金屬板由點(diǎn)焊固定。每個(gè)板的尺寸約為400×1500mm，可以容易地穿過維修孔。金屬板的抗腐蝕性通過取樣按照標(biāo)準(zhǔn)方法ASTM A-262的通則C進(jìn)行抗腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是不存在腐蝕性現(xiàn)象。金屬板配置成完全覆蓋腐蝕區(qū)，一直到該板部分重疊在這一區(qū)域的邊界線上，即重疊在未受腐蝕損害的先前的襯里上。
然后沿相鄰邊緣將金屬板用電弧焊彼此焊接在一起，焊接時(shí)使用具有與板相同組分的合金。焊接時(shí)沿焊線留下長(zhǎng)度約10-20mm的距離不焊接，使得所有在金屬板下面的區(qū)域至少與一個(gè)預(yù)留孔連通。為此目的沒有特別的幾何規(guī)則可遵循，只是要考慮到，圍繞每個(gè)預(yù)留孔應(yīng)當(dāng)分支出從一個(gè)金屬板到另一金屬板的若干通道，由此可將所有位于下面的空隙連接到鄰近的接連的預(yù)留孔。
隨后用板蓋住每個(gè)中斷焊接長(zhǎng)度的外部，該板的材料與反應(yīng)器所用材料相同，該板為方形，邊長(zhǎng)約40-50mm。其厚度仍是5mm。然后將每個(gè)板的邊緣焊接起來，焊接方法和襯里板一樣。
進(jìn)而沿由此形成的新襯里(覆蓋整個(gè)受腐蝕區(qū))的整個(gè)邊緣將金屬板焊接在先前的襯里(用AISI316L尿素鋼，可焊接在25/22/5Cr/Ni/Mo鋼)上，由此可以保證整個(gè)反應(yīng)器的襯里氣密密封。
在操作結(jié)束時(shí)，每個(gè)在新襯里下面的空隙區(qū)與一個(gè)甚至兩個(gè)預(yù)留孔連通，相對(duì)于抗壓件中原來存在的預(yù)留孔并不需要形成另外的預(yù)留孔。
圖4示出新襯里外觀的重要細(xì)節(jié)，在已焊接板的位置，該板蓋住兩個(gè)金屬板之間的中斷焊接的長(zhǎng)度。
操作結(jié)束后，為順利地操作，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行了常規(guī)控制試驗(yàn)。具體是進(jìn)行了如下試驗(yàn)按照ASME VIII標(biāo)準(zhǔn)第1節(jié)的附錄8用滲透液體進(jìn)行了焊接檢查；按照ASMEV標(biāo)準(zhǔn)的條款10用氦氣進(jìn)行了氣體密封試驗(yàn)；使反應(yīng)器的內(nèi)壓達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值(320巴)，進(jìn)行壓力試驗(yàn)。
所有上述試驗(yàn)均獲得滿意結(jié)果。
隨后使這樣修理的反應(yīng)器在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備條件下操作，除定期性停機(jī)進(jìn)行普通維修外，連續(xù)操作至少兩年。根據(jù)仔細(xì)考察，結(jié)果是沒有進(jìn)一步的大范圍腐蝕現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)設(shè)備中高壓或中壓部分裝置的修理和功能恢復(fù)的方法，該裝置至少具有一個(gè)維修孔，在其內(nèi)部包括耐腐蝕的金屬襯里，該襯里上至少有一個(gè)大面積的受到腐蝕的區(qū)域，該方法包括以下步驟(a)清潔受腐蝕區(qū)，除去其大部分殘?jiān)?b)在步驟(a)形成的已清潔區(qū)域上形成適當(dāng)支承表面和/或保持表面，以便放置新的金屬襯里；(c)在此支承表面和/或保持表面上和鄰接受腐蝕區(qū)的表面邊緣上配置平板部件，直到完全覆蓋受腐蝕區(qū)，該平板部件適當(dāng)成形，使其符合裝置的內(nèi)部輪廓，它由在裝置操作條件下抗腐蝕的金屬構(gòu)成，其尺寸可以穿過維修孔，這些成形部件彼此相鄰配置；(d)焊接在步驟(c)中形成的上述部件的相鄰邊緣，使其結(jié)合在一起，并且如有可能將該邊緣焊接在這些部件下面的金屬上，使得這種焊接對(duì)每一個(gè)單一的成形部件至少有一段中斷焊接的長(zhǎng)度，由此形成新的抗腐蝕金屬襯里，在這種金屬襯里中，在每個(gè)成形部件和下面的表面之間存在的間隙彼此相連通，并至少與裝置主體中存在的一個(gè)預(yù)留孔連通；(e)圍繞上述中斷焊接長(zhǎng)度用適當(dāng)尺寸的和成形為一定形狀的金屬塊覆蓋暴露于過程流體的表面，并通過其邊緣將其焊接在新的金屬襯里上，由此得到完全密封的并在正常操作條件下抗腐蝕的裝置的內(nèi)表面；采用設(shè)備的維修孔作唯一的入口便可完全實(shí)現(xiàn)這種修理方法。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述裝置是生產(chǎn)尿素設(shè)備的一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，上述裝置是合成尿素的反應(yīng)器，或甲氨酸酯凝聚器，或甲氨酸酯分解器；
4.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述裝置的操作壓力在100-250個(gè)大氣壓之間。
5.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述裝置的體積在2000-400000L之間，與過程流體接觸的內(nèi)表面(除開管道)在8-450m2之間。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，上述抗腐蝕金屬襯里的厚度在2-30mm之間，基本上用金屬制作或合金制作，所用材料選自鈦、鋯、鉛、AISI316L鋼(尿素級(jí))、INOX25/22/2Cr/Ni/Mo鋼或奧氏體鐵氧體特殊鋼。
7.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中的上述成形金屬部件是矩形的，其厚度約2-30mm之間。
8.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中的上述成形金屬部件基本上由從鈦、鋯、鈦-鋯合金、INOX25/22/2Cr/Ni/Mo鋼或奧氏體鐵氧體特殊鋼中選出的金屬或合金制作。
9.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中的上述中斷焊接長(zhǎng)度平均來說在每個(gè)成形金屬部件上形成1.5-2.5個(gè)，其長(zhǎng)度約5-30mm。
10.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟(e)中的上述金屬塊是方的或矩形的，尺寸在20-200mm之間，厚度在4-25mm之間。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，上述金屬塊基本上采用與新襯里相同的金屬或合金制造。
12.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在修理結(jié)束時(shí)，在上述裝置中仍然是原來的預(yù)留孔。
13.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，在步驟(d)中包括形成基本上由不能焊接到裝置原防腐蝕襯里上的金屬構(gòu)成的新金屬襯里，而步驟(b)中配置不能焊接在上述受腐蝕區(qū)表面上的金屬塊，上述金屬塊可焊接在構(gòu)成上述新襯里的金屬部件上，金屬塊的配置對(duì)應(yīng)于支承線。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，采用雙金屬條將新襯里密封焊接在受腐蝕區(qū)的邊緣上，雙金屬條的上半部焊接在上述新襯里上，其下部焊接在裝置的原防腐蝕襯里上。
15.一種化學(xué)處理裝置，通常操作在工業(yè)設(shè)備中的高壓或中壓下，與可能腐蝕性的過程流體接觸，包括維修孔和內(nèi)部防腐蝕金屬襯里，該襯里至少具有一個(gè)大面積的受腐蝕區(qū)，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的方通過修理操作已經(jīng)恢復(fù)上述裝置的功能。
16.在尿素生產(chǎn)設(shè)備的高壓或中壓部分的一種化學(xué)處理裝置，包括維修孔和內(nèi)部防腐蝕金屬襯里，該襯里至少具有一個(gè)大面積的受腐蝕區(qū)，其特征在于，采用權(quán)利要求2-14所述的方法通過修理操作已經(jīng)恢復(fù)上述設(shè)備的功能。
17.如權(quán)利要求16所述的化學(xué)處理裝置，該裝置由合成尿素反應(yīng)器組成。
全文摘要
修理和恢復(fù)裝置功能的方法，該裝置用于尿素合成設(shè)備中，在承受高壓或中壓期間受到內(nèi)部腐蝕。該方法包括1)清潔受腐蝕區(qū)；2)在清潔的受腐蝕區(qū)形成適當(dāng)?shù)闹С斜砻婧?或保持表面，以便放置新的金屬襯里；3)形成新的防腐蝕密封襯里，方法是定位和焊接適當(dāng)成型的彼此相鄰配置的平部件和金屬板，使其符合裝置的內(nèi)部輪廓，使得在新襯里下面的空間和間隙均與至少一個(gè)耐壓件中的預(yù)留孔連通。
文檔編號(hào)C07C273/04GK1158582SQ95195247
公開日1997年9月3日 申請(qǐng)日期1995年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月22日
發(fā)明者切薩雷·菲奧拉, 弗蘭科·格萊尼利 申請(qǐng)人:斯南普羅吉蒂聯(lián)合股票公司