摘要：本文针对硝酸镁法浓硝酸装置的工艺设计特点，主要阐述了浓硝装置的施工特点及施工中应注意的有关问题。

　　关键词：硝酸镁法 浓硝酸装置 安装施工特点及注意问题 概述 硝酸作为淮化集团的拳头产品在化工市场上占有相当大的份额，也是公司的主要利润支撑产品之一。从2005年到2006年淮化集团公司先后上马两套硝酸装置，加上原有的两套装置，目前共计有四套硝酸装置。新建的两套硝酸装置年产量均为10万吨，。

　　浓硝酸是一种具有强腐蚀性的酸性化合物，是强酸介质，因此该装置的设计从土建到安装都充分考虑到介质的特性，选用耐腐蚀性能强的材料。该装置的土建是7层框架结构，地面全部贴耐酸瓷砖，建筑部分的造价相应较高。安装的设备大部分为不锈钢设备，对部分走熔融的浓硝酸介质、硝镁介质的设备选用高硅铸铁设备和C4钢设备，泵类设备选用的全部是耐腐蚀泵。管道所选用的材料品种较多，水汽部分主要选用20#、Q235-A，工艺介质管道主要采用不锈钢、C4钢、工业高纯铝、高硅铸铁、不锈钢衬玻材料等等。

　　因此，浓硝装置虽然安装工程量不大(设备93台，管道4003米)，但由于有许多特殊材料，以往的施工较少遇到，施工方法掌握不熟练等原因，都给施工造成了一定难度，对工期产生了一定的影响。针对浓硝装置的工艺设计特点，本文主要阐述了浓硝装置的施工特点及施工中应注意的有关问题。 设备安装特点 2.1静置设备就位难度大

　　整个装置是框架结构，大部分设备是挂在框架梁上，且每层框架的层高较低，基本在3～4.5米之间，这样就给设备的就位带来一定的难度。卧式设备如4台硝镁加热器(DN1700×6700mm)，安装在框架内，由于设备较长，框架层高较矮，吊车无法直接送到基础上，只有采用导链接入就位的方法;立式设备如2台硝镁蒸发器，由于框架层高过矮，无法从预留洞内直接穿入，在现场进行解体，将设备分成两段吊装就位。设备主法兰拆开后，又在现场进行了试压，增加了较多的工作量。

　　2.2特别的机泵安装方法

　　浓硝装置的泵都是耐腐蚀泵，多数是离心式的，有2台是液下泵。因为泵口的阀门检修时经常需要拆卸，泄漏的强酸介质会对泵基础产生腐蚀，如果不对泵的底座基础进行保护，基础很快就会被腐蚀。通常采用的方法是制作一个不锈钢外壳罩在基础上，即可达到保护的目的。因此，硝酸装置的泵安装程序见图1：

　　图1 泵安装程序

　　2.3 高硅铸铁设备安装方法简介

　　高硅铸铁材料能耐强酸腐蚀，因此大量的高硅铸铁设备被使用在浓硝酸装置中，共计32台。高硅铸铁设备到货全部为散件，例如浓硝装置的核心设备硝酸浓缩塔和漂白塔，都分为若干筒节到货，所有筒节都是使用高硅铸铁对开法兰、聚四氟乙烯垫片连接安装，并在现场安装设备内部填料。由供货厂家负责现场安装和试压查漏。 工艺管道安装特点 3.1作好不同材质的区分

　　浓硝酸装置工艺管道设计的特点就是特殊材质多，如C4钢、不锈钢管道、工业高纯铝管道等。C4钢管道和不锈钢管道都是奥氏体不锈钢管道，从外观上较难区分。这就要求仓库对C4钢管道的管件、阀门，采取特殊的管理方式，单独存放，领用时需登记，以便用错后备查。 C4钢管道的施工 C4钢材料属高硅奥氏体不锈钢，主要宜在中、低温度(≤50℃)、硝酸浓度≥98%的浓硝酸介质中使用。C4钢的化学成分见表1：

　　表1 C4钢的化学成分 化学成分 C Mn Si Cr Ni P S 含量(%) 0.021 0.85 4.41 13.7 13.82 0.026 0.007 从C4钢的化学成分可以看出，为了提高钢材的耐浓硝酸腐蚀能力，与304L相比，C4钢降低了钢中的含Cr量，提高了含Ni量，并显著地提高了含Si量，在浓硝酸中，其腐蚀性要比304L高出十几倍。但是由于Si在含Ni量较高的钢中易于偏析，在焊接过程中容易产生热力纹，因此C4钢的可焊性较差。

　　C4钢管道焊接采用手工钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面的焊接方法。氩气纯度要求达到99.99%。焊接工艺参数选择见表2：

　　表2 焊接工艺参数 焊接顺序 焊材牌号 焊材直径(mm) 电源极性 焊接电流(A) 电弧电压(V) 封底焊 KY704 Φ2.0 直流正接 90～100 18～20 填充焊 KY704 Φ4.0/Φ2.5 直流反接 130～150 20～22 盖面焊 KY704 Φ4.0/Φ2.5 直流反接 120～140 20～22 焊接时，发现焊接工艺参数对焊缝及热影响区的抗热裂纹的影响很大。当焊接热输入过大时，焊缝区及热影响区在高温的停留时间长，则越容易产生热裂纹。所以应尽量限制焊接热输入，建议采用小电流直线快速焊接的方法。焊接的层间温度应控制在50℃以下，以减少热裂纹的发生。

　　由于施工单位有多年的奥氏体不锈钢材料的焊接经验的积累，在焊接过程中焊工能较好的掌握这种材料的焊接性能，焊缝外观较好，合格率较高。

　　3.3工业高纯铝管的施工

　　浓硝酸装置中的酸性气管道全部采用的是工业高纯铝管(LG3)，酸性气体对管壁的腐蚀性较大，所以铝管的焊接质量直接影响到装置的安全生产。本装置共计有高纯铝管576米，由于焊工对这种材料接触较少，在施工试焊期间，出现气孔缺陷，有些缺陷甚至是表面的。究其原因主要是铝的化学性质很活泼，在空气中极易氧化，表面产生氧化膜，而这种氧化膜在焊接过程中又易吸附水分，所吸附的水分不仅是提供氢的主要来源，而且能使气泡聚集附着，不易脱落且条件长大，所以常常会造成集中的大气孔。现场施工中主要采取了以下措施：

　　3.3.1加强焊接前对管件和焊丝的清洗工作。要求在焊接前严格对焊接焊缝坡口进行清洗，清洗的步骤如下：碱洗→清水冲洗→酸洗→清水冲洗→室温烘干，坡口化学清洗完毕后，再使用机械清理一遍，正常一般不得超过12小时。

3.3.2采用正确的焊接工艺。在施工中由于对高纯铝管的焊接工艺参数掌握不够，也是对焊接质量产生影响的主要原因。焊接坡口形式见图2：

　　图2 焊接坡口形式

　　经过多次试验，发现采用大电流快速焊接的方法，可以有效地防止气孔的产生。

　　3.3.3优化焊接环境。施工期间，高纯铝管的预制场地在凉水塔附近，空气中水分大，湿度大，对焊接质量产生了影响。为了改善工作条件，将焊接区域移至厂房内，改善了作业条件，大幅度提高了焊接质量。

　　3.3.4 提高氩气纯度。氩气纯度不高也是产生气孔的原因之一。高纯铝管焊接时选用纯度在99.99%以上的氩气，这样有效地提高了焊接质量。

　　3.3.5采取背面加衬环的焊接方法。在施工中采用了焊接背面加衬环的方法，可以使焊接背面成型好，减少气孔的产生。焊接完毕后，再将衬环从管内抽出。

　　由于采取了以上措施，较好的处理了焊接过程中出现的问题，保证了焊缝质量。

　　3.4不锈钢衬玻管道的施工

　　在本次硝酸装置的设计中，首次使用不锈钢衬玻管道。由于工艺介质为浓硝酸和硝酸镁的混合介质，腐蚀性很强，通常使用C4钢管道很快就被介质腐蚀，而使用不锈钢衬玻管道可以延长装置开车时间，提高了经济效益。

　　在施工中实际遇到的到货问题有：成品管道法兰歪斜、与现场安装实际尺寸不符、加工的管件与仪表接口不符、无法安装仪表等等。由于不锈钢衬玻管道的制作周期较长，对部分问题能在现场处理的尽量在现场处理。我们采取的方法是增加支架、加厚垫片、加偏心垫片等方法。现场将误差调整最小，最后一段管道按照现场实际尺寸预制，安装合适后送制造厂进行衬玻。 施工中应注意的问题 4.1作好施工前的技术准备工作

　　施工前的技术准备工作是一项很重要的工作，它包括熟悉图纸、技术方案的准备、工艺评定的准备、工程量的计算等等。我们在施工前组织了图纸会审，使技术人员对装置的基本情况有了明确的认识，并对图纸中的问题进行了澄清，为后序施工打下了扎实的基础。组织技术人员对施工方案进行讨论、评审，优化施工方法。认真进行施工前的技术准备，这对加快工程进度、确保工程质量提供了良好的技术支持。

　　4.2作好焊工培训工作

　　浓硝酸装置管道有较多的特殊材质，如C4钢管道、工业高纯铝管道等，这两种材料的焊接对焊工的技能要求都很高，通常一个熟练焊工也需要大量的时间进行训练才能完全掌握材料的焊接特性。因此在工程开工前作好焊工的培训工作是很必要的，也是必须的，为加快工程进度提供了条件。

　　4.3特殊材料的施工方法

　　不锈钢衬玻管道的施工，由于供应的是成品衬玻管道，所有的累积误差在衬玻管道安装上调整，现场可调整的余量很小。最后的解决办法只有现场调整配制一段管道后送去厂家衬玻，对工期产生了较大的影响。从这次的施工情况看，这种材料虽然用量较少，但应采用合理的施工方法，比如衬里管道应采取现场预制管段，再送回厂家做衬里的方法，以减少现场安装的难度，并可节约工期。 小结 10万吨/年浓硝酸装置虽然工程量不大，但由于其介质的特殊性，设备管道材料选用品种较多，并有许多特殊材料施工，对焊工技能的要求较高，施工过程中遇到了不少技术问题，但我们能充分认识清楚，通过查找资料及开展现场讨论使施工人员都能很快掌握施工方法，并且加强过程控制，严格管理，比预计工期提前1个月圆满完成施工任务，为企业创造了效益。