?? 一、概述
??? 綜合塔是中氮肥生產關鍵設備之一，其設備狀態的好壞直接影響到生產的安全運行，近年來，某化肥廠綜合塔從中部環形塔壁段相繼發現由內向外的穿透性裂紋。數量從個別發展到十幾個，嚴重影響生產的正常進行。利用系統停車機會，通過對該塔產生裂紋的原因分析，對其進行了一系列處理，使用一年，效果良好，至今未見有新裂紋的產生。本文就綜合塔產生群裂紋的原因予以分析，并提出相應的解決辦法。
??? 綜合塔由上下兩段組成，中間部分為一個大的升氣帽，升氣帽下部為付塔段，升氣帽以上塔體為回收清洗段，主要用從塔頂自上而下通過均布條形塔盤的軟水吸收自下而上的氣體中的氨氣，形成稀氨水（6-7%），稀氨水在升帽盤上形成一定的液位，然后從液封板旁塔壁上φ89×4的接管排出到綜合塔附屬設備液封槽。該塔在投用五年多時間以后在升氣帽外塔壁環形區域開始產生穿透性裂紋，這些裂紋大多數聚集在液封板等內件與塔壁相焊的母材上及環逢的T型焊結接頭及縱、環縫上。從打磨裂紋的過程中，發現這些裂紋均為自內向外的穿透性裂紋，且呈樹枝狀分叉，為典型的應力腐蝕裂紋。
??? 應力腐蝕開裂是化工工廠最常見的一種腐蝕方式，它的特點是有一定的滯后性，一般是在設備投用一段時間后開始發生。目前研究認為，應力腐蝕開裂是敏感金屬，合金在一定應力（外力及制造過程中的殘余應力）和一定腐蝕介質環境（有時甚至是水中）共同作用下產生的一種特殊的斷裂方式，雖然目前對其發展的機理有各種說法，沒有確切的結論，但現實使用中已證明，應力腐蝕的主要特征一般先從容器內壁產生裂紋源，然后擴展到容器外壁，即為由內而外的穿透性裂紋，且發生位置主要集中在內件與塔壁的焊結接頭。簡體的縱、環縫，T型接頭以及筒體與封頭焊縫及其熱影響區。這些事實更進一步證明綜合塔群裂紋就是應力腐蝕引起的。
??? 應力腐蝕產生的三大要素為應力、介質、材質。那么，在整個塔體中，為什么裂紋只集中在升氣帽形帶上，這與應力腐蝕產生的機理有什么關系？從以下幾個方面予以分析。
??? 二、原因分析
??? 1、材質與介質
??? 綜合塔材質為16MnR，厚度為16mm，大量的實驗及事實表明，一定的材質在一定的介質中會產生應力腐蝕，如，奧氏體不繡鋼在含CI-的水中，當CI-濃度大于25MG/L時，就會發生應力腐蝕的傾向，16MnR材質濃氨水中，硝酸鹽溶液，發生應力腐蝕傾向更大。
??? 該段介質為上升的碳化氣體被下降過程中的軟水所吸收，形成稀氨氣溶液（6—7%）和碳化氣尾氣，介質本身的腐蝕性不強，但是，碳水氣尾中含有一定量的H2S氣體（75-100mg/L）也被吸收，形成濕H2S環境，大量實驗及事實已證明，在濕H2S環境下，即使其含量很低，對于有應力集中可能的實際結構的壓力容器，特別是在制造、安裝時，遺留下很多微小冷裂紋或再生熱裂紋，有應力梯度的容器，只要不斷補充H2S，經過足夠長的時間，一般為（3—6年），即可發生應力腐蝕，所以該塔其裂紋的產生主要是由濕H2S引起的應力腐蝕開裂。
??? 2、應力
??? 制造應力：該容器制造時間為元—2月份，正值冬季，16MnR材質為缺口敏感性材質，施焊過程中，特別在隆冬季節，16MnR焊接時由于有淬硬傾向及冷卻速度快而產生冷裂紋，一般焊接時，均采取焊前預熱，焊中控制層間溫度及焊后熱處理來保證其焊接質量。綜合塔直徑為φ3000，塔高17000mm，如此巨大的設備在冬季很難達到施焊的環境溫度要求，也很難確保以上施焊措施的到位。從設備檔案中查出，該塔當時從宏觀看，焊接質量較差，主要反映在焊縫成型差，返修率高，返修處達40多處，Щ級片有6張，而升氣帽環形區域又是該塔內件結構最復雜的地方。焊接點多，地方狹小，施焊條件差，也是焊接質量最難保證的地方，從上述情況可以看出，該塔在制造時，由于焊接質量差，造成焊結應力大，內件拘束力大等因素，為以后產生應力腐蝕埋下了隱患。
??? 結構應力：從結構上來看，該段塔體由下自上上升的氣體必須經過升氣帽中心管φ950，然后經罩帽改變方向向下沖向塔盤液面，與自上而下的軟水形成稀氨水，在這個過程中，自上而下的氣體由原來的φ3000直徑均布上升經氣帽以后變成經過φ1400/φ950的狹窄環形通道沖向塔盤，使得塔盤液位上形成一個環形的局部沖擊力，從而惡化了塔盤的受力狀況，沖擊也對塔壁造成了很大的沖刷力，從而使該段塔體除了受到焊接殘余應力及內件間的拘束力，還受到來自氣體對塔盤的沖擊力的影響。
??? 由此可見，在應力、材質、介質共同作用下產生應力腐蝕也就在所難免。