尿素合成塔外层板裂纹的产生原因及对策分析

生产尿素最不能缺少的设备就是尿素合成塔。然而截止到目前为止，国内已经发生过数起尿素合成塔爆炸事件。其爆炸的主要原因大部分是由于外层板裂纹而造成的。文章通过对某厂尿素合成塔外壁带有裂纹的层板样品进行外层板的外部检查、尿素合成塔外层板的试验研究、外壁材料研究、层板的应力研究以及外层板裂纹综合成因研究从而得出其产生裂纹的原因，找寻相应的预防对策。

标签：尿素合成塔；外层板裂纹；原因分析；对策研究

1 某项目尿素合成塔现状

国内某项目中的尿素合成塔为多层包扎式结构。型号为X2GrNiMo18143Mod的不锈钢板是构成其内里的主要材料。盲层采用的是型号为15MnVRC的钢板。内里厚度和盲层厚度分别是9mm和7mm。在全部的14层层板中，主要使用了厚度为7mm的15MnVRC钢板。仅有一层使用了厚度为13mm的16MnR钢板。整台尿素合成塔的管体由9个管节经过深环焊缝工艺组合而成。管体内部直径达到1300mm。此款尿素合成塔的设计压力和温度分别为21.54 MPa和195℃。具体运行压力和温度分别为19.5MPa和189℃。有关15MnVRC钢板的化学成分以及力学性能的详细资料，参见表1所示。

此台尿素合成塔于2003年在该厂的相关项目中予以使用。在正常运作10年之后，发现在第4节和第5节管节上出现了很多裂纹。并且因此而被厂家停用。通过相关技术人员对此尿素合成塔的内部材料进行细致检查后发现，并没有出现任何问题。因此可以得出外层板裂缝与内里无关的结论。因此需要对尿素合成塔外层板上的多处裂纹产生的原因展开详细的研究。

从尿素合成塔出现裂纹的外层板样品上可以看出，裂纹的纹路为分散式。裂纹严重的部位为深环焊缝的接口处以及周围部分。裂纹在管体表面展现出的纹路与深环焊缝处呈90度角。

2 尿塔外层板的试验研究

通过超声波仪器检测了外层板出现裂纹部分的厚度。测试结果详细见表2。就材料对参数方面的要求来看，15MnVRC钢板要求GB6655-86的厚度允许存在0.5mm的误差。由此不难看出，通过仪器测量所得出的厚度值与材料本身所要求的厚度值基本一致，处于允许误差的范围当中。这表示外层板出现裂纹的部分厚度没有太大问题。

3 外壁材料研究

在所有钢材材料中，15MnVRC具有合金程度低，强度高的特点。因此也经常会作为尿素合成塔等多种制压力容器的外层板来被广为应用。然而在