球罐氢鼓泡形成原因及防护措施

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1、石油化工蚀与防护Ai验文流C2orr0osio0n&6fminPetrochemical5Ind1ustry23(2)球罐氢鼓泡形成原因及防护措施养亮(中国石化集团石家庄炼油厂，河北石家庄050032)摘要:对湿H,S环境下球雄氮鼓泡的产生原因、形成过程和腐蚀状况进行了分析，指出氮鼓泡的发生一是球罐处于临氢环境，因腐蚀产生的〔H〕渗入到了钢中;二是容器所用的钢材存在夹杂，即有“空穴”。同时提出了具体的防护措施，如增加脱硫装置以降低H,S的浓度，改善压力容器工况条件，以及对焊缝部位采取喷铝措施等。关键词:球罐氢鼓泡HZS防护中图分类号:TE985.7文献标识码:B文章编

2、号:1007一015X(2006)02一(0051一03原油中的S在馏分油中以各种形态存在，在石钢板上。对有鼓泡和无鼓泡的球壳板母材分别取样油炼制过程中多分解为从S,HZS与水共存时，会进行化学成分分析，结果见表to形成湿HZS腐蚀环境。炼油过程中的常减压蒸馏塔顶及冷凝系统，热裂化、催化裂化的吸收稳定系取样部位CSiMnPS统，液化石油气的脱硫及贮存系统，重整芳烃和撇鼓泡处0.150.431.300.0230.06头油制氢的原料贮存及处理系统等，均处于湿HZS正常部位0.150.361.430.0280.034的腐蚀环境。在这些系统中，由于焊接接头存在残由表1可知，鼓

3、泡处钢材的Mn含量偏低，S含余应力和材料自身应力作用，加速了设备的局部或量严重超标。整体腐蚀破坏川。球罐是石油化工行业普遍应用的在用设备，中2氢鼓泡形成条件国石油化工集团公司炼化企业就有大型在用球罐氢鼓泡是压力容器氢腐蚀的主要表现形式，只1000多台，最近10年来的开罐检查发现很多球罐有在临氢条件下才能产生氢鼓泡。分子状态的氢有表面裂纹，其中一些严重的发生了氢鼓泡。氢鼓是不能侵人金属内部的，只有原子状态的氢才能侵泡降低了压力容器的强度，导致压力容器的承载应人钢材。侵人钢材的氢原子最容易扩散到金属内力分布不均，对压力容器的安全使用有很大的危害部的空穴内，聚集而成氢分子。

4、氢分子在一般温度性，应采取有效措施进行防护。下难于逸出钢材表面，以致在金属内部形成很高的压力，足以造成钢材的破裂。1基本情况氢鼓泡的形成必须具备两个主要条件，一是存某石化公司炼油厂Q801球罐体积为400耐，材在原子状态的氢，二是金属内部存在“空穴”。原子质为16MnR,1987年3月投用，储存介质为液化气，状态的氢来源于湿H,S对压力容器钢材表面的腐液化气中含凡S，浓度在。D()一1500mg/go1988年、蚀，而钢材内部的空穴则来源于钢材的冶金缺陷和1992年、1998年天津市锅检所对该球罐先后进行测压力容器的制造缺陷。厚、磁粉探伤(MT)、射线探伤(RT)、超

5、声波探伤2.1湿HZS对压力容器钢材表面的腐蚀(UT)、水压和气密等检验，均未见异常。2000年5月玖S在少量凡。的作用下与Fe发生反应生成检验发现球罐内表面24块板发现氢鼓泡189个，其FeS和原子氢，原子氢可引起钢脆化[2]。反应式为:中76个表面开裂，裂纹最长为55mm，鼓泡最大直径Fe+凡S'FeS+HZ为180rim，鼓泡所在处的分层深度为7mm一12mm.球罐的上下极板均为两块，赤道带及上下温带均由收稿日期:2005-04-25;修稿日期:2005-12-09.作者简介:乔亮(1973一)，男，工程师，1996年毕业于江苏工16块板组成，全部球壳共52块。

6、鼓泡大多处于上下业学院石油储运专业，2004年1月考人中国人民大学MBA温带，上温带4张球壳内有97个，下温带13张球壳专业，现任中国石化集团石家庄炼油厂实业总公司总经理。内86个，即有97%的鼓泡集中在上下温带的17张万方数据石油化工腐蚀与防护第23卷HZS在水中电解:高强钢发生应力腐蚀穿透开裂往往只需要十几天甚至几天的时间，相对而言，16MnR球罐发生氢鼓氏S-H十+HS-泡的时间则要长一些。对各种材料来说，确定一个钢的腐蚀产生阳极反应:Fe+HS-一FeS+H'+2e-易于发生应力腐蚀的HZS浓度值的经验数据还有阴极反应为:可能，但确定一个不会发生应力腐蚀开裂的

7、“极限2H'+2e-2H,-HZ个氏s浓度”值几乎是不可能的[[al02.2压力容器内壁的“空穴”应严格控制并检测介质中玖S的浓度，16MnR用于制造压力容器的钢材在冶炼过程中形成材质球罐应控制氏S浓度在50P以9以下，高强钢的空穴，主要是指冶炼时C,S,P,Si等杂质含量超球罐则应控制在20p.留9以下，但切不可以认为达标及钢材内部分层。到了上述要求就不会出现应力腐蚀，还要综合考虑压力容器制造形成的空穴。主要是指焊接工材料性能、制造工艺和使用管理等多种因素。艺不完善而带来的各种缺陷，比如夹杂、气孔、裂16MnR钢环境腐蚀程度的经验判断数据见表2，可