液化石油气球罐硫化氢应力腐蚀原因分析及裂纹处理

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第36卷第11期化工技术与开发Vl01．36No．11●2007年11月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryNov．2007液化石油气球罐硫化氢应力腐蚀原因分析及裂纹处理姜德林(齐齐哈尔市特种设备检验研究所，黑龙江齐齐哈尔161005)摘要：介绍了液化石油气球罐硫化氢应力腐蚀开裂的机理，以及产生裂纹的处理办法，并对液化石油气球罐的防腐提出几点建议。关键词：液化石油气；球罐；硫化氢；应力腐蚀；裂纹中图分类号：TE97文献标识码：B文章编号：1671．9905(200

2、7)11．0045．02液化石油气球罐是石油化工生产中重要的储存对H2S应力腐蚀开裂的敏感组织，因此LPG球罐的容器，因其自身的特点在石化企业中得到广泛的应确具备H2s应力腐蚀裂纹的条件。用。近年来，由于国内原油品质劣化，以及含硫量较1．2H2S应力腐蚀的机理高的进口原油加工量日益增加，同时国内原油加工LPG球罐的H2s应力腐蚀开裂，是阴极氢脆型设备特别是脱硫设备比较陈旧，生产的液化石油气和阳极溶解型2种机制的联合作用，但阴极氢脆型(LPG)中H2s含量明显增高，这样由H2s造成的应占主导地位。当球罐介质中同时存在H2s和H2o力腐蚀导致液化石油气球罐表面开裂的现象时有发时，H2s在水中溶

3、解发生电离，在球壳内表面附近产生。因此，探讨LPG球罐在含湿H2S环境下发生腐生大量氢原子，其化学反应过程如下：H2S~----H+HS—蚀开裂的机理，以及对已发生裂纹的球罐制定有效、HS一H+s2一经济的修复措施，保证LPG球罐安全、经济的运行Fe一+2e(阳极)十分必要。3H+3e一3H—H+H2十(阴极)1湿H2S环境应力腐蚀的机理Fe2+S一一FeS‘水溶液中所含的H2S离解为H和HS一，吸附1．1湿H2S腐蚀环境【1在钢材表面上的HS一促使阴极加速放氢，同时S当化工容器接触的介质同时符合下列各项条件又能阻止氢原子结合为分子氢，因此氢原子聚集在时，即为湿H2S应力腐蚀环境：钢材表面

4、上，加速氢向钢中渗入的速度。当氢原子(1)温度≤(60+2P)℃(P为表压，a)；向钢中扩散时，遇到裂纹、空隙、晶格层间错断、夹杂(2)H2S分压≥0．00035MPfl，即相当于常温在或其它缺陷时，氢原子在这些地方结合成分子氢，体水中的H2s溶解度≥10；积膨胀，从而在钢材内产生极大的内应力，使其内部(3)介质中含有液相水或处于水的露点温度以产生裂纹。在焊接残余应力和介质拉应力的作用下；下，钢材内部的氢致裂纹就会发展成硫化物应力腐(4)pH<9或有氰化物(HCN)存在。蚀裂纹，而凝液pH值较低，加剧了硫化物的应力腐球罐的工作温度为常温，带有少量汽提蒸汽的蚀，使微裂纹快速扩展，最终在球罐内

5、表面产生大量凝结水，而国内液化石油气未作严格的脱硫处理，因裂纹。此，这类球罐的工作环境是苛刻的湿H2s环境。球2裂纹的处理罐焊接接头内表层直接与湿H2s接触。球罐在制造时，广泛采用现场分带组装，强制组装比较严重，裂纹是一种非常危险的缺陷。虽然从断裂力学以至焊缝中存在着较高的残余应力，而球罐的材料的角度看，允许存在一定尺寸的裂纹，但鉴于H2S多为16MnR等低合金钢，其焊态焊接接头存在着应力腐蚀损伤是众多因素综合作用的结果，在裂纹作者简介：姜德林(1965．)，男，压力容器检验师，高级工程师，齐齐哈尔市特种设备检验研究所，副所长收稿日期：2007．04．25维普资讯http://www.cq

6、vip.com学兔兔www.xuetutu.com化工技术与开发第36卷以外的区域也已受到氢的损伤和脆化，存在开裂的G睾‘A潜在威胁，因此，应采用整体综合处理技术，解决措式中，T为凹坑所在部位容器的壁厚(取实测壁厚施如下。减去至下次检验期的腐蚀量，mrn)；R为容器平均2．1裂纹打磨半径(mm)。用磁粉探伤检测并且确定裂纹长度、走向以及对于LPG球罐，在裂纹打磨消除前，应制定打位置；用角向砂轮机磨削裂纹，并结合磁粉探伤验证磨方案并对打磨后形成的凹坑进行计算，如果满足直至确认裂纹全部消除。根据《压力容器定期检验凹坑评价的8个前提条件且凹坑在允许范围内，则规则》，打磨后形成的凹坑在允许范围内不

7、需补焊按凹坑进行打磨，反之，按补焊方案进行打磨。的，凹坑无需评定处理。否则，应当补焊或者进行应力分析，经过补焊合格或者应力分析结果表明不影3LPG球罐H2S应力腐蚀的防护响安全使用的，可按正常的检验周期进行检验。(1)控制H2S含量2．2补焊定期对介质中的H2S进行化学分析，避免超标为了消除LPG球罐的腐蚀裂纹，必须对打磨后的介质进入球罐。将已进入球罐储存的超标介质返形成的超标凹坑进行补焊。焊接方法采用手工电弧送脱硫装置