淺談硫酸貯槽出口管氣蝕通漏處理及結構改進辦法

吳家偉

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠 661699）

某公司硫酸廠在用的硫酸成品槽有2 個，分別為7#硫酸貯槽8#硫酸貯槽，在2012 年8 月8#硫酸貯槽（位號V60901B）出現了底部出口管和槽體焊接處出現明顯通漏的情況，位置見圖1，當時槽內液位為8m，無法進行施工。

1 設備概況和運行情況

此硫酸成品貯槽為立式常壓容器，此類設備在紅磷公司內大量作為磷酸、硫酸和礦漿的儲存設備，在分公司范圍內數量較多，7#硫酸貯槽、8#硫酸貯槽同為Φ25000 高度10200，全容積V ＝5000m3的大型靜止設備。為圓筒鋼制焊接設備，主要包括底板、筒體、拱頂、接管、人孔、梯子等部件。

這2 臺設備在2009 年9 月份投入使用，從設備投用到出現問題，時間約為3 年。

為了保證公司生產連續運行，成品酸需長期保證高位運行，出現泄漏會產生嚴重的環保和安全風險，為了降液位，將對上、下流生產負荷產生較長時間的不利影響。

2 管口損壞情況和施工難點

經過3 天調節負荷排酸，將硫酸液位降到出口管底部位置，經氣割出口短管（Φ219×8,長度200）漏點處檢查，為出口管根部焊接位置內部出現明顯的沖涮性損壞，其表面凸凹不平，最嚴重的地方直接通孔導致泄漏。

因出口管下部焊接位置距底板有40mm左右的筒體高度，貯槽內部的積酸高度約40mm 無法排出。人員無法進入內部進行新建貯槽時的內外施焊，并且因為硫酸貯槽通空氣后內部會產生氫氣，動火作業過程中有氫爆的可能，人員進入施工有較大的安全風險。

3 出口短管通漏原因分析

（1）短管通孔處的的損壞表面凸凹不平，體現為深溝狀的不均勻沖磨損傷，不是均勻腐蝕的常見情況，并且用測厚儀測量管口焊接邊的筒體，厚度在15.7 ～15.8 間（原設計為16mm），內表面也沒有腐蝕的情況出現，出口管距焊接點一定位置厚度也沒用變化，整個輸送管道其它部位也沒用發現其它問題，綜合判斷可排除腐蝕損壞為主的可能。

（2）從現場管道布置和硫酸輸送情況分析，因硫酸廠硫酸成品貯槽標高較下游各廠硫酸貯槽高出30 ～50m 不等，全公司硫酸輸送采用的是自然高差自壓法進行，管道內壓力和高差成正比。在較高流速（約5 ～10m/s）的作用下，濃硫酸在流經出口管根部焊接截面時出現介質和鋼結構本體沖擊而產生了氣蝕現象。因98%濃硫酸的密度為1.81kg/cm3，并且有一定的溶解腐蝕性，相對其它介質來說對過流截面變化大的部位沖磨更大。在長期受到沖擊力和腐蝕作用下，最終出現通孔。但氣蝕是主要原因，從磷酸廠渣漿泵進口管氣蝕表面現象來對比也發現磨損的細節相似。

4 施工方案和結構改進及修復情況

（1）因原方法的根部焊接方法，使輸送時流體處在焊縫的變截面上，焊接成型表面無法保證非常平整，從氣蝕產生了流體流向突變和沖擊的條件，為改變這種不利情況，因此采用將接口管加長200，加長段插入槽體內部，這樣就將受到沖磨的點前移到較遠的前端，并且通徑不變，管口平整而流體流動平穩。

（2）針對不便進入槽體的情況，采用了槽體外表面單面坡口，焊接要求達到單面焊雙面成型，對焊接施工做出了專項方案和安全方案。

（3）為了防范此施工方法出現問題，提前發現泄漏，保證長周期的使用，在焊接管口處增加一層厚度為14mm 鋼板加強圈，下部設泄漏觀測點（如圖1）并加工內螺紋，在內部焊接處出現問題時，可用螺栓將此觀測點封堵，進一步延長貯槽運行周期。

（4）自2012 年8 月施工后到2019 年8 月，此處沒有再次出現泄漏，運行情況良好。

圖1

5 同類設備推廣應用及針對性方法改進

（1）某公司磷酸廠磨礦裝置Φ3000×2500 總容積V=20m3硫酸貯槽出口管（DN50）自2016 年12 月投用后4 個月就出現泄漏，原設計為碳鋼管，前端有兩臺硫酸泵同時供兩套裝置使用。經分析情況，采用了增大出口管直徑（DN100），減小了流速,增加管口插入長度200，并改為304 不銹鋼管道的三種針對性改進方法。施工完成后自2017 年4 月至2019 年8 月至2019 年8 月，運行情況良好，見圖2。

圖2

（2）某公司磷酸廠4#制酸礦漿貯槽出口管在裝置運行過程中多次沖通泄漏，原來多采用傳統的補焊，和加一層鋼板補焊等方法，周邊槽體挖補嚴重。大約6 個月需騰槽更換一次出口管，對裝置長周期運行影響較大，在2018 年10 月份發現這個多發故障點后，采用了同樣的加長插入管口的方法，并針對礦漿有一定磨蝕的情況加厚了管道厚度，投用后明顯延長了周期，至2019 年8 月，沒用進行過修理，見圖3。

圖3

（3）經初步統計，在公司范圍內已采用相近方法處理的點已達7 個點，并組織了部分技術人員和維修鉗工進行了方法推廣，此方法將對貯槽穩定運行產生長期的有利效果。