尿素合成塔的爆破事故在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了多起，事故現(xiàn)場(chǎng)觸目驚心，給人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成的損失，應(yīng)引起尿素生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。

　　一、尿素合成塔的主要破壞形式

　　水溶液全循環(huán)法尿素合成塔是用不銹鋼和低合金鋼制造的多層包扎式高壓容器，塔體由多個(gè)筒節(jié)與上、下封頭焊接而成。多層包扎式厚壁圓筒由內(nèi)筒、盲層與層板3部分組成，內(nèi)筒采用超低碳奧氏不銹鋼板材，在高壓狀態(tài)下要求嚴(yán)密不漏，并具有抵抗介質(zhì)腐蝕的能力。層板則采用一定的方法使之很好地貼合在內(nèi)筒上，且與內(nèi)筒形成一個(gè)整體筒節(jié)，塔體質(zhì)量的好壞往往取決于層板間的貼合程度和環(huán)焊縫裝配及焊接的質(zhì)量。多層包扎式圓筒在包扎層板時(shí)，靠鋼絲索拉緊與焊接的收縮作用使各層間存在有預(yù)應(yīng)力，內(nèi)層受到壓緊力，當(dāng)筒體承受內(nèi)壓時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力的作用可以抵消部分拉應(yīng)力，使筒壁內(nèi)應(yīng)力較相同條件下的單層筒體分布均勻，可以提高筒體的彈性承載能力。從理論上講多層包扎厚壁圓筒的壁厚應(yīng)比相同條件下的單層筒體薄，但因預(yù)應(yīng)力的大小與層板縱焊縫寬度、每層層板上縱焊縫數(shù)量、焊接規(guī)范、焊接材料、包扎的松緊程度等許多因素有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)尚無法定量計(jì)算。另外，多層包扎式筒體的縱焊縫沿壁厚方向是非連續(xù)的，對(duì)筒體強(qiáng)度的削弱也較單層筒體小。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)仍采用單層厚壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。

　　尿素合成塔在使用過程中產(chǎn)生的主要破壞形式有2種，一是內(nèi)筒泄漏引起的破壞；二是筒節(jié)層板和環(huán)焊縫發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂而引起的破壞。

　　1.內(nèi)筒的泄漏

　　尿素合成塔內(nèi)的尿素溶液（氨基甲酸銨溶液）在反應(yīng)中對(duì)碳鋼有強(qiáng)烈的腐蝕作用，一旦穿過不銹鋼內(nèi)筒流至碳鋼層板以后腐蝕速度會(huì)急劇增加，在較短時(shí)間就可以腐蝕擴(kuò)展到穿透筒壁。

　　內(nèi)筒的泄漏往往由于內(nèi)筒上的點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、裂紋而引發(fā)，在工作條件下引起不銹鋼內(nèi)筒腐蝕的因素很多，其中尿素反應(yīng)液中存在CI-是產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕及裂紋的主要因素。

　　2.層板和環(huán)焊縫的應(yīng)力腐蝕斷裂

　　應(yīng)力腐蝕斷裂的特點(diǎn)是幾乎完全沒有金屬宏觀體積上的塑性變形，這種斷裂會(huì)造成壓力容器的災(zāi)難性事故。由于應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展，一直發(fā)展至達(dá)到和超過臨界裂紋長(zhǎng)度需要一個(gè)過程。因此，能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的壓力容器承受到一定拉應(yīng)力作用，并不馬上發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，而是在經(jīng)過一段時(shí)間以后（幾小時(shí)、幾日、幾月、甚至幾年），往往在沒有預(yù)兆的情況下發(fā)生突然斷裂。

　　上述2種破壞形式中，第二種的預(yù)防難度及危害程度顯然大于第一種。

　　二、應(yīng)力腐蝕斷裂發(fā)生的條件

　　1.一定的拉應(yīng)力或壓力容器金屬內(nèi)部的殘余拉應(yīng)力；

　　2.金屬本身對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性；

　　3.能引起該金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)。

　　拉應(yīng)力、敏感金屬、特征腐蝕介質(zhì)是發(fā)生應(yīng)力腐蝕的三個(gè)必要條件，三者缺一，應(yīng)力腐蝕就不可能發(fā)生。

　　尿素合成塔的操作壓力19.6MPa，筒體存在制造產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和工作狀態(tài)筒壁內(nèi)外濕差產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

　　多層板材15MnVR鋼是屈服強(qiáng)度為400MPa級(jí)普通低合金高強(qiáng)度鋼（大多數(shù)尿素合成塔的層板都是選用15MnVR鋼），雖然有較高的強(qiáng)度，但塑性、韌性都較C-Mn鋼低，且有，較高的缺口敏感性和時(shí)效敏感性。

　　生產(chǎn)區(qū)域的工業(yè)大氣含有氨氣、檢漏蒸汽中含有的CI-、Na+、NH+3，以及氨滲透試驗(yàn)殘留在盲層中（或其他層板貼合間隙之中）的氨。

　　由此可見，尿素合成塔在生產(chǎn)運(yùn)行過程中能夠同時(shí)具備應(yīng)力腐蝕斷裂發(fā)生的三個(gè)基本條件。