CN1089630C - 提高与腐蚀性流体接触的压力设备的安全性的方法 - Google Patents

Abstract

提高压力设备安全性并延长使用寿命的方法，该压力设备包括适于保存处理的流体的内腔，该内腔由一个设有渗水孔(2)的抗压壳体(1)包围，壳体由一种在工作过程由于与处理的流体接触易受腐蚀的材料制成，里边覆盖一层彼此焊接的几个元件构成的抗腐蚀衬里，其中通过覆盖与所述衬里(4)相同的材料或其它抗腐蚀可在该处焊接的材料的紧贴带或板(10，10’，10”，10’”)，而后将该带封焊在所述衬里(4)的边缘上并彼此焊在一起，使所述衬里焊缝(3)处与正常工作运转的处理的流体接触是完全隔离的，其特征在于这些带(10，10’，10”，10’”)的边缘的安排与焊接是这样的，以便产生底下缝隙或空间(9，11)的网络，彼此相通并至少和一个渗水孔(2)相通。

Description

提高与腐蚀性流体接触的压力设备的安全性的方法

本发明涉及一种提高与腐蚀性流体接触的压力设备的安全性的方法及获得的改进的设备。

更具体地，本发明涉及一种提高通常在压力下工作的设备的安全性的方法，该设备与腐蚀性流体接触因此包括覆盖密封结构(抗压壳体)的抗腐蚀衬里。

这类典型设备在许多化工工厂中出现，诸如，反应器，热交换器，冷凝器以及蒸发器，它们的工作条件包括50至1000巴之间的压力和100至500℃之间的温度，与特别对通常选用于设备密封的碳或低合金钢的材料具有高腐蚀趋势的酸、碱或盐的流体接触。

需要使用与腐蚀性流体接触的高压设备的典型方法是，例如，通过从氨和二氧化碳开始直接合成而生产尿素。在这些方法中，通常是过量的氨和二氧化碳在一个或多个反应器中反应，一般在100至250巴之间的压力和150至240℃之间的温度下，在出口获得包括尿素水溶液，未转变成尿素的氨基甲酸铵和在合成中使用的过量氨的混合物。反应的混合物通过其在分解器中的分解而将包含其中的氨基甲酸铵纯化，接着，逐渐地降低压力。在大多数的现有方法中，这些分解器的最初是在基本上等于或略低于合成压力下工作，同时通常使用“剥离”剂分解甲氨酸铵并同时去除分解产物。“剥离”剂可以是惰性气体，或氨或二氧化碳，或惰性气体的混合物与氨和/或二氧化碳的混合物，“剥离”剂也可能通过使用溶解在来自反应器剥离的混合物中的过量氨，因此不要供应任何外加的剥离剂。(自动剥离)

氨基甲酸铵(NH₃和CO₂)与可能的“剥离”剂(除惰性气体)一起的分解产物通常在适当的冷凝器中冷凝获得液体混合物包括水、氨和氨基甲酸铵，该混合物返回到合成反应器。在技术比较先进的工厂中，至少一个冷凝步骤是在基本上等于或略低于反应器的压力下进行的。

在许多对比文件中可能要引用美国专利3.886.210，美国专利4.314.077，美国专利4.137.262，和欧洲专利申请公开504.966作为对比文件，上述文件描述了具有上述特征的尿素生产的方法。主要用于生产尿素的宽范围的方法，在“化学技术百科全书”(第三版，1983年，23卷，548-574页，John Wiley & Sons编)中涉及。

在方法中的最关键步骤是那些氨基甲酸铵在其最高浓度和最高温度时，因此在上述方法中，这些步骤与反应器及后续的在与那些反应器相同或类似的条件下操作的氨基甲酸铵的分解(或剥离)和冷凝设备有关。在此设备中要解决的问题就是由起高度腐蚀剂作用的甲氨酸铵，氨和二氧化碳引起的腐蚀和/或酸蚀，特别在水中，在尿素合成所需要的高温和高压下。

已经提出了各种解决上述类型腐蚀问题的技术方案，这些方案中许多已在现有工业工厂中应用。在许多情况下，事实上已知的许多金属和合金能以足够长的时间抵抗化工设备内部产生的潜在的腐蚀条件。在这些金属与合金中，有铅、钛、锆、钽和一些不锈钢、诸如，AISI 316L(尿素级)、INOX 25/22/2Cr/Ni/Mo钢、奥氏体一铁素体钢等。但是，由于经济的理由，上述设备通常不完全用这些抗腐蚀合金或金属制造。通常空心壳体、容器或柱由一般碳钢或低合金钢制造，可能有几层，根据几何形状和承受的压力(抗压壳体)具有20至400毫米不同的厚度，这些与腐蚀性或酸蚀性流体接触的部件的表面以2至30毫米厚的抗腐蚀金属衬里均匀地覆盖。

在上述工厂设备或单元中，抗腐蚀衬里是通过装配和由尽可能与抗压壳体外形贴合的适当形状的多个元件焊接而制成，以便最终产生密封的抗高的工作压力的结构，根据要连接的零件的几何形状和性质为此目的进行的不同的连接和焊缝常常要求使用特殊的技术。

鉴于不锈钢可以焊接在碳钢制成的“抗压壳体”的下面，但是具有在工作过程中促进沿焊缝产生裂纹的高热膨胀系数，钛不能与钢焊接，同时在任何情况中具有类似的裂缝问题，因为它具有比碳钢低得多的膨胀系数。

因此使用这样的技术通常要求复杂的设备和操作程序。在某些情况中可由堆焊来形成衬里而代替彼此焊在一起并焊在抗压壳体上的板。在其它的情况中，特别对于不能彼此焊接的材料，就需要将衬里“爆炸”到抗压壳体上以确保获得满意的支承。

但是在所有上述设备上要施加一定数量的“渗水孔”以便检查抗腐蚀衬里可能的损耗。

渗水孔通常包括由抗腐蚀材料制成直径为5至30毫米的小管并且插入抗压壳体直到它达到后者与抗腐蚀合金或金属的衬里之间的接触点。如果由于高压，内部腐蚀性流体使衬里损耗，液体就会立刻传播到衬里和抗压壳体之间的间隙区域，如果未察觉到，就造成由碳钢制成的抗压壳体的迅速腐蚀。渗水孔的存在就可能检查到这些损耗。为此抗腐蚀衬里下面的间隙区域必须至少与一个渗水孔相通。通常每个套圈的渗水孔数量为2至4个，因此，例如，一个具有大约100平方米蒸发面积的中等尺寸的反应器具有大约20个渗水孔。

通常上述设备在其上部至少还有一个圆形开口，称之为“维修孔”，该孔允许进行检查与进行小的内部修理的工人和设备进入。通常这些开口具有45和60厘米的直径，至少允许具有小于这些尺寸的物体通过。

除了上述这些措施以外，通常还知道保护“衬里”的焊缝与焊点在化工设备的结构中形成薄弱点。事实上在工作过程中可以发现由于上述抗压壳体和抗腐蚀衬里的材料之间的不同热膨胀形成的显微裂纹，同时由于金属结构中的缺陷以及被焊金属之间的电化学电位差在焊接处或周围区域内有优先的腐蚀。因此保护衬里的损耗最大可能出现在焊点的附近，另一方面在实践中没有可能施加单块的衬里。

正如已经提及的，在损耗的情况中，流体流出衬里并充满间隙或空间或出现在衬里和抗压壳体之间的空的通道。在这些情况中，通常通过渗水孔检查出损耗，但是在注意到损耗之前在碳钢底下甚至可能出现大范围的腐蚀。在导致严重腐蚀和设备爆炸的最严重的情况，流出的流体，例如尿素合成工厂中浓缩的氨基甲酸铵溶液，可能与腐蚀性残留物一起形成半固态混合物，堵塞通向渗水孔的通道，妨碍检查出损耗。在不再能显示出损耗的地方，腐蚀性流体继续其对抗压壳体的作用，深度地腐蚀结构，使之不能使用，或甚至更坏的导致设备爆炸。

为了避免这些现象，已经提出许多解决方法，诸如，在德国专利DE2.025.929中，根据该专利制成一种具有由连通的通道断开的双重衬里，但因此导致设备生产成本大量增加，同时还不能对在可能有损耗的情况中抗压壳体与处理的流体接触的问题提供满意的解决方法。

DE-A-3720603公开了一种提高压力设备安全性的方法，其中在壳体上加上许多渗水孔，特别到抗腐蚀衬里的焊缝，达到相同衬里的对应点。然后放置平板以遮盖焊缝同时每一块板下面形成一空间，该空间与一渗水孔连接。

但是，在实践中，大多数现有的化学工厂，特别是那些不是最近建造的，具有简单带环形和纵向焊缝的衬里，在该衬里中渗水孔代表检查损耗的唯一安全环节。按现在要求的安全规则，这一解决方法是完全不满意的，同时在增加平均工作寿命和容量以及检查与腐蚀性物质接触的化学设备的可能损耗的快速性(继而增加安全性)的领域中有强烈的要求。

现在申请人对上述缺点找到了一种以简单和改进的途径满意和有利的解决方案，该方案允许提高包括含有由于与处理的流体接触而受腐蚀的材料以及与所述流体接触的抗腐蚀内衬里的抗压壳体的压力设备的寿命与可靠性。即使这种设备已在工厂中运转，特别在后一种情况中，可以实行安全操作而不从工厂中移走设备并使用作为进入设备内部的唯一工作入口的维修孔。

因此本发明涉及一种避免由于焊缝处的可能损耗造成抗压力壳体与处理的流体接触，同时因而提高所述压力设备的安全性的方法，压力设备包括一个适于保存处理的流体的内腔，它被一设有渗水孔的抗压力壳体所包围，它由一种在运行工作过程由于与所述处理的流体接触会受到腐蚀的材料制成，在壳体里面覆盖一层由彼此焊接在一起的几块元件构成的抗腐蚀衬里，所述的方法包括以下步骤：

a)延伸渗水孔的至少一部分通过衬里以在设备的内部表面上形成出口；

b)以与衬里相同材料或其它可焊于其上的抗腐蚀材料制成的邻接带或平板遮盖焊缝，带或平板预先成形成适于放在靠近焊缝的衬里的表面上；

c)在渗水孔的出口放置另外的与衬里相同材料的，或其它可焊于其上的抗腐蚀材料制成的带，每条邻接到上述步骤(b)的至少一条带上，直到渗水孔的全部出口被遮盖；

d)将步骤(b)和(c)的每条带的边缘密封地焊到衬里上以及其它邻接带的边缘上，以便在这些带的每一条与衬里的底下的表面和/或其焊缝之间获得相对内腔密封的并适合于处理的流体的流动的间隙空间；

其特征在于：邻接带的邻接边缘之间至少一部分焊缝是这样实施的，在所述的每条焊缝的下面，在焊缝每一边的现有间隙空间之间有一开口，这些开口对内腔是密封的同时以这样的数量与安排以使每一个间隙空间，至少与一个渗水孔出口相连通。

根据上述方法，不同的覆盖元件是这样安排的，以便形成设备的内壁，使得在接近与处理的流体接触的焊接处的一点有损耗的情况下，流体自身，在到达向衬里适当延伸的一个渗水孔(通常对应在采用提高安全性的措施之前已经存在的)之前，进入只与抗腐蚀材料的表面接触，因此避免了抗压壳体任何可能的损耗。同时，设备内部不同零件的安排以及两个邻接覆盖带焊接处之间的空隙的存在确保使用在用本发明措施前存在的相同渗水孔，迅速探测出从可能损耗处流体流出。因此有可能在工作过程中从衬里组合体焊接处迅速探测出可能的损耗，同时保持预先存在的结构的完整性，因为通常不需要施加另外的渗水孔，并且避免抗压壳体在可能损耗的时候与处理的流体接触。

在方法的实施例中，应用一个或多个渗水孔，加上不从本发明的范围内排除的那些已经存在的渗水孔，特别当元件的特殊几何形状与安排使之必需(例如接近出口)，设置的数量是有限制的，通常小于30％，最好小于10％小于初始的数。本发明的另一目的涉及通过实施上述方法获得的设备，在此设备中衬里的原始焊缝在工作过程中不与处理的流体接触，因为它们被抗腐蚀材料的上面的带(或板)密封地覆盖，因此避免了处理的流体对这些焊缝延时的作用，由于局部的腐蚀或酸蚀引起它们穿孔的危险，以及随后的流体流出和抗压壳体的易腐蚀材料直接接触的灾难性的影响。在一个焊缝处的可能的损耗的情况中随后的对覆盖带的边缘的作用保证下面空隙(或空间)的密封，处理的流体引入这些空隙直到它达到一个最近的渗水孔的排放口，但是，至少在为检查损耗所需要的相对快的时间里，它对所接触的材料表面没有腐蚀作用，因为根据本发明，这些材料全是抗腐蚀的。

正如前面详细说明的，本发明的方法可以特别地应用到合成尿素工厂的高的或中等的压力部分。这些基本上可以在尿素合成反应器，分解未转变的氨基甲酸酯设备以及冷凝NH₃和CO₂生成氨基甲酸酯溶液的容器中验证。

在本发明说明书和权利要求中使用的术语“邻接带(或板)”表示二个或多个带，每一个带具有至少边缘的一部分与另一带的至少一部分邻接或接触术语“邻接边缘”表示这些带的边缘邻接，彼此邻接或接触。

在本说明书和权利要求中使用的术语“连通”应该认为表示流体的状态，该状态为二点(或区域)相连通，如果流体，特别是处理的流体，可从一点流到另一点。此后涉及设备元件诸如焊缝、衬里、渗水孔等使用的术语“原有的”认为那些元件在应用本发明的方法之前已经出现在设备中。

可以应用本发明方法的设备可以是任何已知的在工作中与有腐蚀倾向的流体接触的压力设备，此设备通常包括能抵抗甚至很高工作压力(高达1000巴以上，最好在100至500巴之间)的钢制抗压壳体，但是如果直接置于与处理的流体接触则要受到腐蚀。根据工程的需要，此壳体可以具有几层或单壁，可能是经退火的。在内腔中，与处理的流体接触的是抗腐蚀材料的衬里，一般选自不锈钢金属材料、特种奥氏体一铁素体钢、铅、钛、锆、钒、钽或它们合金的一种。衬里可以焊在抗压壳体上，或者，在许多情况中，仅仅贴在其上。根据现有技术，通过把所选的金属板(或套圈)相互焊在一起来制造衬里，直至抗压壳体的内表面被完全地覆盖，同样通常形成设备的一部分的渗水孔出口和维修孔内部的零件也如此。衬里的焊缝通常贴靠在与衬里相同材料的带上，最好插入机械加工在抗压壳体的槽中。正如前面说明的，在抗压壳体上有许多渗水孔，目的在于控制工作过程中衬里可能的损耗。上述类型设备中元件安排的细节在附图1中示意地示出。该图涉及包括衬里和一个渗水孔的焊缝的一部分。

根据本发明的方法，在步骤(a)中通过钻或任何其它已知的技术，至少所有渗水孔的一部分向着衬里延伸，直至它达到内表面。每一个渗水孔包括一个抗腐蚀材料内衬，该内衬也延伸并焊接到由此产生出的出口孔周围的边缘上。因此每个出口在衬里中形成一个开口，最好具有5至30毫米之间的直径。不需要将所有的渗水孔延伸，但是要保证足够数量的渗水孔要易于与本发明后续步骤中产生的所有间隙区域(或空间)连通。实际延伸的渗水孔数量可以由本领域内的专家评定，通常是那些已存在的渗水孔的70至100％之间。这取决于设备的尺寸和几何形状以及孔本身的表面密度。

在实施本方法的过程中，应用一个或多个渗水孔加上那些已存在的渗水孔不从本发明的范围内排除，特别当元件的特殊几何形状和安排使得必须(例如接近出口)设置的数量是有限制的，通常比原有的数量少30％，最好少10％。

在本发明方法的步骤(b)中，衬里的焊缝由在设备工作条件下抗腐蚀的适当形状的带(或板)覆盖。在多数情况中以及特别在生产尿素的工厂中，化工设备具有圆柱形或曲线部分，因此上述带应适当地弯曲或适合于要覆盖的表面本身的形状。但是由于它们是易于变形的，因此可以用本领域内技术人员所有的普通工具获得适合的曲率。

在所有的焊缝上，所述的带一个接一个相邻地安排，因而在施加上之后形成无缝隙的规则表面。根据需要最好使用50至300毫米之间宽度的带，而长度从几厘米变化到几米。但是带的长度和形状最好选择得允许通过维修孔易于进入设备内部，最好使用2至30毫米之间厚度的带，根据处理的流体的潜在腐蚀和/或酸蚀性来选择。

根据本发明可以用不同方法安排两个邻接的带，例如允许：带边缘的密封焊接系统，该系统将衬里底下的焊缝与正常工作过程中的处理的流体隔离(根据以下的步骤(d))，并使出现在两个邻接带的每一个下面的间隙区域之间的流体的流动适合地连通。所述的带通常将是连续的，即通过横向边缘一个与另一个连接，或所述的带相互垂直，在这种情况中横向边缘与纵向边缘(平行于覆盖的焊缝)连接。在两个邻接的带之间的接头中，可采用不同的措施，这些都包括在本发明的范围内，例如，有可能将一条带的边缘的短的部分放在另一条带上，使前者成“S”形，或者可将两个邻接的边缘彼此紧接放置；或者，可将一金属板在接近连接区域放在两个邻接边缘的下面，可能在下面的衬里(和焊缝)中形成一个空穴，适合于容纳一块板以改进这些邻接边缘的支承。

根据本发明，覆盖的带由与原始衬里相同的金属构成，或者可焊于其上的金属或合金。材料可从已知的在设备工作条件下抗腐蚀的材料中，最好是从钛、锆、或其合金、或特别从不锈钢中，诸如：AISI 316L钢(尿素级)、INOX25/22/2 Cr/Ni/Mo钢、特种奥氏体-铁素体钢等之中选出。选择具有比原始衬里更高的抗腐蚀性(但是是测量过的)金属留给本领域中的技术人员进行。

焊缝的覆盖带，在依次焊接之前，可以用本领域内技术人员所知道的一般方法来固定，只要这些方法适合于设备的工作条件。通常可采用机械固定或焊点固定。

在根据步骤(b)覆盖焊缝之前，根据本发明，最好用机械方法(例如通过打磨)处理一下将放置覆盖带的焊缝和衬里的表面，以便清理它们并使之更平整且无缺陷。

本方法的步骤(c)基本上类似于上述步骤(b)进行，所不同的是在此情况中不预期每条带(或板)覆盖衬里的一条焊缝，但放置在衬里的表面上，邻近至少一条根据步骤(b)放置的覆盖的带，并且在至少一个渗水孔的方向上，直至衬里自身表面上的出口完全被覆盖。这样，通过根据后续步骤(d)焊接边缘，形成与该排放口相连通的间隙区域，同时，直接或间接地与靠近原始衬里焊缝形成的至少某些间隙区域相连通。根据本发明的方法，如上所述所有渗水孔的出口由所述的带覆盖，借助于底下的间隙区域(空间)，形成在步骤(d)的焊接之后获得的从衬里原始焊缝的每一点到至少一个渗水孔的一个出口的相互通道。

如果一个或多个渗水孔出口通过衬里原始焊缝中的一个，由操作者使用与覆盖焊缝相同的带覆盖出口，显然根据步骤(c)不使用任何另外的带。

还是在步骤(c)中，实行类似步骤(b)的不同操作是有利的，特别，例如，打磨带的支承区域以清理它并使之更平整而无缺陷。

根据本发明的最佳实施例，在步骤(b)和(c)中，在覆盖带的下面，在衬里或其焊缝的表面中加工一槽，通常该槽具有5至20毫米的宽度及1至5毫米之间的深度，根据衬里的厚度和处理的流体的流变学性质来选择。特别，根据本发明，槽的深度最好小于原始衬里厚度的30％。

此槽最好沿衬里的全部原始焊缝开出，同时当没有焊缝时就在衬里表面开出，就如同根据步骤(c)安排带的情况中一样。槽具有促进来自焊缝的可能损耗的流体沿带的边缘流动的功能，使探测出损耗更快和更可靠。槽靠近二邻接带(或板)之间接头的作用是特别有利。

本发明方法的步骤(d)包括焊接如步骤(b)和(c)所描述的成形与安排的带(或板)的边缘。焊接方法不是关键的但可以使用已知技术中任何可能的方法，只要它能保证产生出适合于设备工作条件的抗腐蚀焊缝与机械性质。

焊接最好用电弧焊或带金属棒的钨极惰性气体保护焊进行。纵向边级焊在底下衬里的表面上，而每对带的邻接边缘则彼此焊在一起。后者也可同时焊到底下的衬里上。这样，在每条带(或板)的表面与靠近原始焊缝衬里的表面之间，在下面有一个适合于在可能损耗时流体流动的间隙区域(或空间)。

根据本发明，带的邻接边缘至少一部分的焊缝是这样实施的，在焊缝本身的下面保留一个开口，从而使间隙区域(或空间)与靠近焊缝每一边的带的下面可能有的槽相连通。在邻接边缘之间下面的此开口，或通道，相对于设备的内腔必须在每一点上密封，在正常工作时在该处有处理的流体。

根据本发明这些互通的开口的外形与安排不是关键的，只要它们符合以上要求并这样来安排，使得作为一个整体，在来自带的边缘的焊缝的损耗的情况中，开口允许处理的流体从上面间隙区域(或空间)的任一点流动，直到它达到至少一个渗水孔的出口。但不必要所有的间隙空间(或区域)都相互连通，因为，直接和间接经过一系列开口和间隙区域至少与一个渗水孔出口相通就足够了，根据本发明，最好对于仅仅50至80％的邻接边缘之间的焊缝包括一个底下的互通开口。

根据在步骤(b)或(c)中安排邻接带和边缘的方法，对于本发明的实际实施例有不同的解决办法。

例如，如果两条带的邻接边缘已部分地重叠(如所附图4和6示意所示)，通常将全部带自身的内边缘焊到底下的衬里并彼此焊在一起就足够了。在重叠区域的底下的带的边缘保留在里面因此并不被焊接，防止焊接的堆积局部地堵塞间隙(或槽)并因而保证连通的开口的存在。

根据实施例的另一形式，在步骤(b)和/或(c)中(如已经提到)，在两邻接带之间连接处的下面放置一与带相同材料的平板，最好是在原始焊缝和/或衬里中特别准备的空穴中，而这些邻接的边缘置于其上面，彼此相邻。元件的这类安排对应图3示意示出的。平板具有的宽度与长度是这样的，使得要完全被带覆盖住，而其厚度通常大约2至4毫米。而后带的边缘彼此密封地焊接(在邻接处)并焊到底下的衬里上。邻接边缘下的平板防止焊接堆积堵塞底下的间隙区域(或空间或槽)。

在另一特别优选的实施例中，两个邻接的边缘设成互相靠近并仅仅部分地焊接，在连接的中心区域内留下至少一部分不焊接，此不焊接的部分在焊缝两侧在每条带下的间隙空间之间形成一个相通的开口，该不焊接部分最好是5至30毫米长。

而后通过在其上面放置金属板来遮盖不焊接的部分，该金属板适当成形并由与带相同的抗腐蚀材料制成，然后将这些边缘密封地焊到底下的金属上。这一操作必须以这样一种方法来实行以保证暴露在设备的处理的流体中的整个表面的密封性。适合于本发明的此实施例的平板具有足够尺寸以遮盖断开部分的整个长度并且最好为方形或矩形。尺寸最好在20和200毫米之间，板的厚度最好在4毫米与25毫米之间。

本发明的后一实施例使得到对应图2和5所示的主要元件的安排成为可能。

其它实施例的形式，诸如，那些前面特别描述的将方法用于单件设备不从本发明的范围内排除。

在最佳的情况中如上所述在放置并焊接带之前就做好槽，这些在邻接边缘之间的焊缝下面通过的槽在其自身中形成很好的连通开口。

根据本发明的一个特殊实施例，可以同时地实施步骤(a)，(b)，(c)和(d)，这意味上述步骤的每一个可在设备的不同部位独立地操作。例如，特别在大尺寸的设备中可能是有利的，根据步骤(d)在某区域进行带的边缘的焊接，在该区域中原始衬里的焊缝和渗水孔出口已经被遮盖，而在另一区域进行覆盖步骤(b)和(c)。但是根据本发明的方法在设备的每一部分中显然以继步骤(a)，(b)和(c)的步骤(d)和继步骤(a)的步骤(c)进行介入，而步骤(b)和(c)之间的操作顺序不是特别关键。

本发明的方法有可能对现有设备进行安全操作，不论该设备是新的还是已在化工厂运行的。但是本发明的范围还包括新设备装配和建造过程中应用本方法以改进其寿命和安全性。

本方法的优点之一是确定带和平板的尺寸和使之适当定形它们使得可将它们通过每一设备中通常存在的维修孔的单一开口插入。这可能涉及使用相对小的板，有时使用几十厘米的长度，但这并不危及达到要求的安全程度，因为，根据本发明，在焊接之后在其下面不产生间隙区域，但是可能使之小一点，保留与至少一个渗水孔隔离。在本方法介入的末尾，从覆盖带与其上焊缝的任意一点同时不需施加任何相对原来的渗水孔的新的渗水孔，或者在任何情况中，在特殊情况中，仅施加一个相对总量的小的数目，可一起保证衬里原始焊缝的保护因此与在工作过程中迅速和安全检查出可能的损耗。

此外，由于上述相同的原因，本发明的方法能够在不移去设备的任何部分以及不将它们从工作场地移开的情况下实施，本方法的应用与完成通常实际上在一周以内是可能的，同时能够在工厂为其控制的正常的停机(也称关机)过程中进行。

本发明的方法的应用特征由附图所示的视图较好表示出，附图中：

图1示意表示与腐蚀性处理的流体接触的常规设备，例如合成尿素的反应器的壁的剖视图；

图2示意表示已经应用本发明的安全方法的设备的纵向截面一部分(内侧面)的正视图；

图3示意表示在放置本发明的遮盖板之后的衬里焊缝一部分的细节(正视图和纵向与横向截面)，包括二平板邻接部分之间的一连接部与焊缝；

图4示意表示类似于图3的细节(正视图和纵向与横向截面)，其中平板两部分之间的连接部是根据本发明的第二实施例；

图5示意表示，在采用本发明的安全措施之后，一片衬里焊缝的细节(正视图和截面)，包括带一渗水孔的分流点与连接部；

图6示意表示类似图5的细节(正视图与截面)，其中带有渗水孔的分支和连接部是根据本发明的不同实施例。

在这些图中，为简化的目的，相应的零件具有相同的标号，此外不同的元件并不以相对比例示出以提供对本发明的有特色的特征较好的表示。所附不同的图用以对本发明说明而不是以任何方法限制其范围。

表示在图1中的截面表示抗压壳体1，通常由普通碳钢制成，由抗腐蚀材料制成的反应器原始衬里4具有一焊缝3，搭接与衬里相同材料的平板或带子7之上，以避免焊缝本身直接与抗压壳体的钢接触与衬里下面表面接触的是渗水孔2，包括内衬里8，该内衬里与在衬里本身与抗压壳体之间产生的间隙区域连通，该区域由线5代表，从焊缝3来的可能损耗追随虚线表示的方向6。

图2也表示抗压壳体1，反应器4的原始衬里和带有下面的平板7的焊缝3。也示意表示出分别在预先有的衬里的焊缝上和沿通过衬里自身延伸的与已存的渗水孔2连通的连通线上施加的连通槽9和11。在槽的上面是遮盖带10，依次靠近边缘焊到底下的衬里上，并延伸到渗水孔为止。在二条邻接带相遇并焊接的部分13中是焊在以前的带上面的平板12，密封地覆盖在非焊接的部分17，形成槽之间的连通开口。还可能看到二邻接带子之间的连接部20，完全焊接并无一个连通开口，由于焊缝的两边已经至少由一个渗水孔连通因此不需要该连通开口。

图3分别表示正视图(A)和沿线Z1和Z2剖切的纵向剖面(B)与横向剖面(C)的视图。对应那些已经在图2中指出的元件具有相同的标号。二邻接的遮盖带10之间的焊缝细节13示出了槽9和焊缝13下面的平板14，该平板与衬里的材料相同或者是不同的材料但该材料是抗腐蚀的且可焊在衬里上。平板14的功能是，在焊接13时，防止槽9被焊接堆积同时防止二个邻接带下面的间隙被阻断，为有利于看清，焊缝3下面的平板7未表示在视图(A)中。

图4分别表示正视图(A)和沿线Z3和Z4剖切的纵向剖面(B)及横向剖面(C)图，对应那些已经在图2中表示的元件具有相同的标号。二条邻接遮盖带10’和10”之间重叠区域15的细节示出了底下的槽9，该槽使存在于这些带和衬里4之间的间隙空间(或空间)相互连通。重叠区域周围的焊缝使间隙空间与槽相对处理的流体密封。这种安排特别防止施加在重叠带10’和10”之间的横向焊缝16堵塞槽9。在此情况中，如图3那样，焊缝3下面的平板7未在视图(A)中表示。

图5示意表示二条垂直的邻接带之间连接部的实施例的正视图(A)与沿线Z5剖切的一截面图(B)，一条带用于遮盖渗水孔出口中的一个特别可以看出带10遮盖住施加在衬里4的焊缝3上的槽9。靠近渗水孔2，在衬里中有槽11，该槽与槽9连接。靠近边缘焊到底下的衬里上并沿连接线13焊到带10上的平板10重叠在平板10上。在连接线13的中心区域有一段不焊接的部分以保证底下的槽9与11连通。此部分17依次由平板12遮盖，该平板的边缘焊接到底下的带10和10上以确保对处理的流体的密封。

图6示意表示类似前面图5的细节的正视图(A)和沿线Z4剖切的截面图(B)，但在该图中槽和间隙空间之间的连通通道是不同的同时在某些方面类似于图4中所描述的解决方案，但该解决方案包括在本发明的范围内。特别可以看出带10遮盖住施加在衬里4的焊缝3上的槽9。靠近渗水孔2是槽11，在衬里中该槽与槽9连接。平板10重叠在槽11上，该平板靠近边缘焊接在底下的衬里上，并从连接线13开始重叠在带10上。两条遮盖带10和10之间重叠区域的细节表明底下的槽11决不与焊缝接触，特别不与焊缝19接触，因此避免了焊接时堵塞的任何可能性，该焊接为确保系统对处理的流体的密封性是必需的。

本发明的另一目的涉及改进了安全程度的压力设备，它可以用前述方法来获得，包括适于保存处理的流体的内腔，该内腔由设置渗水孔的抗压壳体包围，该内腔由一种由于工作过程中与所述处理的流体接触而受到腐蚀的材料制成，内部由抗腐蚀衬里加衬，衬里包括通过焊接彼此连接在一起的多个元件，其中，在所述设备中，渗水孔的至少一部分向所述衬里延伸直至它达到内腔，同时其衬里的所述焊缝和渗水孔出口完全由邻接的带(或平板)遮盖，带是由与所述衬里相同的材料或其它可焊于其上的抗腐蚀材料制成，该邻接带密封焊在所述衬里的边缘上并彼此焊在一起，以免在正常工作过程中所述衬里焊缝和出口与处理的流体接触，同时它们在底下的区域形成间隙区域(或空间)，该区域相对内腔是密封的，其特征在于邻接带子至少一部分的边缘之间的安排与焊缝是这样实施的，在邻接边缘之间的每一焊缝下面，在焊缝每一侧上存在的间隙区域(或空间)之间有一开口，这些开口相对内腔是密封的同时以这样的数量与安排使得每个间隙区域(或空间)，或其一部分，至少与渗水孔出口的一个相连通。

不是用来限制本发明范围的上述设备的特殊实施例，包括上述图2至6中示意示出的元件的特殊安排。

根据本发明对其一般特征和细节的上述描述，提供了一实际应用实例，但是该实例不是用来限制发明本身的范围。实例

根据本发明的方法，通过隔离处理的流体并对产量为400吨/日尿素的工厂反应器衬里的焊缝应用安全处理而进行了处置。

此反应器在160巴和190℃下运转，在稳定工作条件下反应混合物包括NH₃、CO₂、尿素、水和作为钝化剂的空气。反应器基本上包括一垂直罐包含一单壁圆柱形抗压壳体(退火的，厚度大约为65毫米)，具有1.4米的内径和24米的长度，装有两个锻造的相同厚度的密封帽，放置在上和下两端。在上端有一个直径大约为500毫米的圆形维修孔。抗腐蚀内衬由ASIS 316L钢(尿素级)制成。在彼此焊在一起的半圆柱形元件的反应器的中心区域，具有2.2×5.0米的平均尺寸以及大约10毫米的厚度。在出口，帽和维修孔附近，衬里包括较小尺寸并具有复杂几体形状的元件。反应器内腔的蒸发表面大约为110米²。在抗压壳体中有总计20个渗水孔，每一个的直径为20毫米，彼此相隔适当距离。上述图1示意表示此反应器元件安排的细节，在抗腐蚀衬里焊缝附近围绕一渗水孔。

在试验了抗压壳体的整体性并确保衬里的焊缝无缺陷或泄漏之后，存在的渗水孔中15个通过衬里延伸直到它们达到内腔的表面，要确保施加的每个孔的边缘已焊到衬里本身上，以免在有损耗的情况中，处理的流体的渗漏腐蚀抗压壳体钢材。

然后通过打磨衬里焊缝的两侧准备遮盖带(或平板)的支承表面，沿着以前已经在衬里表面标出的，在渗水孔出口与至少一条邻接焊缝之间的连接线进行同样的操作。

然后在焊缝上施加深度大约为1-1.5毫米的互通槽，包括那些在帽内以及出口和维修孔周围，同样包括在到渗水孔出口为止的连接线上。而后以25/22/2 Cr/Ni/Mo钢制成的，具有大约100毫米宽度和5毫米厚度的钢板覆盖它们，该板通过压力充分预成形及适应已有衬里的形状。大多数的遮盖板具有1至3米之间的长度并连续布置因而完全遮盖施加到衬里表面上和渗水孔排放口上的所有槽。为此，邻接边缘相邻地安排成彼此接触但是不重叠它们。而后用电弧焊将平板的边缘密封焊接到底下的衬里上，如邻接侧彼此焊在一起，要确保，当将邻接边缘彼此焊到一起时，要在中心区域，在大约对应底下的槽，保留大约20毫米的长度的不焊接部分。

但是当因为每个槽已经单独地与至少一个渗水孔相连通的在底下的槽之间不需要连通时，某些邻接的边缘彼此完全焊在一起并焊在底下的衬里上。此过程虽然是可任选的，但可使施加在衬里上的槽的网络分成彼此隔离的有限数的区域(例如，4-5个区域)，每区域连通2-4个渗水孔。

而后将每边大约40-50毫米的、正方形的、与平板相同材料的板放置在这些未焊接部分的上面以便完全遮盖它，板厚大约5毫米，每块板的边缘然后密封焊在底下的邻接板上。

在处置的终了，遮盖平板下面的槽一般与二或三个渗水孔相连通，对于原来存在的抗压壳体中的渗水孔而言，没有任何必要再施加任何另外的渗水孔。因此对应图2中所表示的图修改反应器的内部(中心区域)，该图特别表明置于平板10放在分别施加在衬里4的焊缝3上的和衬里自身上的槽9上面以允许与渗水孔出口2相连通。每对邻接平板的相邻边缘仅部分地沿连接线13彼此焊在一起，而中央部分17不焊接并密封地由板12遮盖。另一方面一对相互垂直的，邻接平板的边缘20则彼此完全焊接，每块平板下面的槽之间无任何连通，因为这些槽已经与至少一个渗水孔相连通。

图5示意表示根据本发明获得的反应器外观的重要细节，在所示的实施例中，涉及施加在焊缝3上的槽9与渗水孔2之间，通过槽11的连通区域中不同元件的装配，特别有可能看见邻接板10和10的部分焊缝，和由板12遮盖的中断部分17。

在处置的终了，反应器要经受常规试验以确保其性能，特别要进行以下的试验：

根据“ASME VIII，部分1，附录8”以渗透性液体控制焊缝；

根据“ASME V，条款10”进行气密性试验；

通过将反应器的内部压力提到工程说明书所规定的值(200巴)进行压力密封试验。

所有上述试验给出满意的结果。

Claims (21)

1.一种避免由于焊缝(3)处的可能损耗造成抗压力壳体与处理的流体接触，同时因而提高所述压力设备的安全性的方法，压力设备包括一个适于保存处理的流体的内腔，它被一设有渗水孔(2)的抗压力壳体(1)所包围，它由一种在运行工作过程由于与所述处理的流体接触会受到腐蚀的材料制成，在壳体里面覆盖一层由彼此焊接在一起的几块元件构成的抗腐蚀衬里(4)，所述的方法包括以下步骤：

a)延伸渗水孔(2)的至少一部分通过衬里(4)以在设备的内部表面上形成出口；

b)以与衬里相同材料或其它可焊于其上的抗腐蚀材料制成的邻接带或平板(10)遮盖焊缝(3)，带或平板预先成形成适于放在靠近焊缝的衬里的表面上；

c)在渗水孔(2)的出口放置另外的与衬里相同材料的，或其它可焊于其上的抗腐蚀材料制成的带，每条邻接到上述步骤(b)的至少一条带(10)上，直至渗水孔的全部出口被遮盖；

d)将步骤(b)和(c)的每条带(10)的边缘密封地焊到衬里上以及其它邻接带的边缘上，以便在这些带的每一条与衬里(4)的底下的表面和/或其焊缝(3)之间获得相对内腔密封的并适合于处理的流体的流动的间隙空间；

其特征在于：邻接带的邻接边缘之间的至少一部分焊缝是这样实施的，在所述的每条焊缝的下面，在焊缝每一边的现有间隙空间之间有一开口(17)，这些开口对内腔是密封的同时以这样的数量与安排以使每一个间隙空间，至少与一个渗水孔出口相连通。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述设备是一个合成尿素的反应器，或一个氨基甲酸酯的冷凝器或一个氨基甲酸酯的分解器。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述设备的工作压力在100到500巴之间。

4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述抗压力壳体具有20至400毫米之间的厚度，并由碳或低合金钢制成，而所述抗腐蚀衬里具有2至30毫米之间的厚度并基本由金属或金属合金制成，这些合金从钛、锆、铅、钒、钽、尿素级的ASIS 316L钢、INOX25/22/2Cr/Ni/Mo钢或特种奥氏体-铁素体钢中选出。

5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述抗压力壳体是退火型的单壁的壳体。

6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，原始渗水孔的70至100％延伸至内腔为止。

7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在所述步骤(b)和(c)中，带或平板具有50至300毫米之间的宽度及2至30毫米之间的厚度。

8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在步骤(b)和/或(c)之前，在由遮盖带或平板覆盖的区域中，沿衬里的表面，或其焊缝设有一槽。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于所述的槽具有5至20毫米之间的宽度，和1至5毫米之间的深度。

10.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，带或平板的邻接的边缘安排在对方的上边。

11.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在所述步骤(b)和(c)中，其中带或平板的邻接的边缘安排成彼此相邻。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于相邻的邻接边缘仅部分地焊接，在两端之间留一段不焊接部分，具有5至30毫米之间的长度；随后此未焊接部分由与带相同的材料或可焊于其上的材料制的板遮盖；随后板的边缘密封地焊接在底下的金属上，因而在每一块板和邻接的边缘下面形成连通开口。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于板的尺寸为20至200毫米之间，而厚度为4至25毫米之间。

14.根据权利要求1或2的方法获得的一种改进安全程度与寿命的压力设备，包括适合于保存处理的流体的内腔，该内腔由一设置渗水孔(2)的抗压力壳体(1)包围，壳体由在运行工作中由于与所述处理的流体接触会受到腐蚀的材料制成，内部衬以包括彼此以焊缝连接的几个元件构成的抗腐蚀衬里(4)，其中，在所述设备中，至少一部分渗水孔(2)向所述衬里(4)延伸直至在内腔形成一出口，所述衬里的焊缝(3)和渗水孔出口完全用与所述衬里相同材料或其它可焊于其上的抗腐蚀材料制的邻接的带或平板(10)遮盖，所述的带密封焊接在所述衬里的边缘上并彼此焊在一起以避免所述衬里焊缝和出口在正常工作时与处理的流体接触，同时，在底下的区域，它们形成相对于内腔密封的间隙空间，其特征在于所述的邻接带的邻接边缘之间至少一部分焊缝这样来实施，在所述的每一条焊缝下面，在焊缝的每一侧在已有间隙间之间有一开口(17)，这些开口相对内腔是密封的并以这样的数量和安排从而使每一间隙空间，至少与渗水孔出口的一个相连通。

15.根据权利要求14的设备，其特征在于所述的抗压力壳体具有20至400毫米之间的厚度，并由碳或低合金钢制成，同时抗腐蚀衬里具有2至30毫米之间的厚度并基本上由金属或金属合金构成，该金属合金选自钛、锆、铅、钒、钽、尿素级的ASIS 316L钢、INOX25/22/2Cr/Ni/Mo钢或特种奥氏体-铁素体钢。

16.根据权利要求14或15的设备，其特征在于抗压力壳体是单壁的，退火型的壳体。

17.根据权利要求14或15的设备，其特征在于所述的带或平板具有50至300毫米之间的宽度，以及2至30毫米之间的厚度。

18.根据权利要求14或15的设备，其特征在于在遮盖带或平板的下面区域中，沿衬里表面，或沿其焊缝设有一槽。

19.根据权利要求14或15的设备，其特征在于所述的带或平板的邻接的边缘安排成彼此邻近。

20.根据权利要求19的设备，其特征在于相邻邻接的边缘仅部分地焊接，在两端之间留一段不焊接部分，具有5至30毫米之间的长度；此不焊接部分基本上由与带相同的或可焊于其上的材料制的板遮盖，该板的边缘焊在底下的金属上，从而在每一块板与邻接的边缘下面形成一连通开口。

21.根据权利要求20的设备，其特征在于，所述的板的尺寸为20至200毫米之间，厚度为4至25毫米之间。

Images