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液化气储罐应力腐蚀剖析及对策

液化气储罐应力腐蚀剖析及对策

作者:Ta Tou    来源:未知    发布时间:2018-06-05 10:58    浏览量:
1 概述
 
    碳钢及低合金钢在湿硫化氢环境中易发作硫化物应力腐蚀开裂,对石油、石化工业配备的安全运转构成很大的要挟。对低浓度硫化氢环境,可通过净化原料、大幅下降S、P含量、改进资料安排结构等办法,能够对应力腐蚀起到有用防护效果。对大庆石化公司液化气储罐进行全面检验,内表面磁粉检测发现27处焊缝纵向裂纹,最长的为1.6m,深度为6mm。以压力容器液化气储罐为目标,对其基材别离进行硫化氢应力腐蚀功能实验和机理剖析,并提出防护办法。
 
    2硫化氧腐蚀机理
 
    2.1硫化氢的特性。
 
    硫化氧的相对分子质量为34.08,密度为1.539mg/m3,是一种无色、有臭鸡蛋味、易燃、易爆、有毒和腐蚀性的酸性气体。H在水巾的溶解度很大,水溶液具有弱酸性,如在1大气压下,3O℃水溶液中H饱满质量分数约为300mg/L,溶液的pH值为4。H不仅对钢材具有激烈的腐蚀性,而a对人体的健康和生命安全也有很大的危害性。H应力腐蚀的根本类型可分为应力腐蚀开裂、氢诱导裂纹、氧鼓泡等。在液化气储罐的检测中发现,依据裂纹的微观和微观描摹特征,能够断定裂纹为应力腐蚀开裂。
 
    2.2硫化氢腐蚀规律。
 
    石油加工过程中的H首要来源于含硫原油中的有机硫化物,如硫醇和硫醚等。这有机硫化物在原油加工过程中受热会分解出硫化氧。干燥的H对金属资料无腐蚀损坏效果,H只有溶解在水中,才具有腐蚀性。液化气储罐的检测中发现,应力腐蚀不同于一般性腐蚀引起的机械破损,也不是整个液化气储罐的大面积减薄,而是在部分的液化气储罐罐体区域发作,具有较大的突然性。
 
    2.3腐蚀条件:
 
    2.3.1腐蚀环境。a.介质中含有液相水和H,HH浓度越高,应力腐蚀引起的决裂越可能发作。h.一般只发作在酸性溶液中,pH小r6容易发作应力腐蚀决裂;c.腐蚀环境温度为0——65
    2.3.2结构材猜中(壳体及其焊缝、接收等)有必要存在应力、
    2.3.3资料同腐蚀环境的彼此调配。如湿H对高强度钢的应力腐蚀。
 
    3 预防办法
 
    美国腐蚀工程师协会(NACE)提出,对液化石油气,有液相水的情况下,H的气相分大予350Pa时。存在H对设备的腐蚀和损坏的危险性。《高强度钢运用标准》中规则了不同强度等级的钢种答应贮存H浓度的限定值。我国石化总公司为防止H对运送和贮存设备的麻力腐蚀,对液化石油气中的H含量规则为10X10以我目油Ⅲ轻烃大都未经精制,H和水的含量较高,见表l。近年来,许多液化气储罐检测成果证明,有适当数量的裂纹属于H引起的应力腐蚀裂纹。
 
    3.1合理选材。
 
    H应力腐蚀决裂与资料的强度、硬度、化学成分及金相安排有密切关系。
 
    3.1.1强度与硬度。跟着资料的强度进步,应力腐蚀决裂的敏感性也进步,决裂临界应力与资料屈从极限的比值越小,资料强度等级越高趣容易发作决裂。硬度也是重要影响要素,当资料的HB——<235时,选用含Mn质量分数在1.65%以下的一般碳素钢及低合金钢制压力容器,经焊后消除应力热处理后,在必定的H2s浓度范围内可防止发作H应力腐蚀损坏。关于更高强度的合金钢,美圜腐蚀工程师协会提出定见:对淬火或正火的合金钢,应选用621屯以上的温度回火;h.焊后进行621℃以上的热处理,并使HRC≤22:c.经冷变形加工的钢材,最低热处理温度为621℃,消除加lT应力,并使HRC≤22fHB≤235)。
 
    3.1.2化学成分。要约束有害元素Ni,Mn,Si,S,P等含量。M元素在抗硫化氢应力腐蚀中有害。Ni元素在金相安排中易偏析,下降钢板的A1相变点温度,在高温回火时超越此限,易构成未回火马氏体安排,下降钢板自身功能。别的,元素Ni能够同H2s水溶液生成一种特别的硫化物,其安排疏松,易使氢浸透,然后呈现裂纹。设计时,要约束其质量分数不能挨近或到达1%,一般操控在0.5%以下。Mn,Si元素质量分数偏高时,焊缝及热影响区的硬度无法操控,一起si元素易偏析于晶粒鸿沟,滋长晶问裂纹的构成,Mn元素也能下降Al相变点温度。元素S,P系非金属夹杂物,易引起层状撕裂裂纹和焊道尾部裂纹,同应力腐蚀裂纹辑I重合后能加快裂纹扩展。防止H2s应力腐蚀的元素有Cr,Mo,V,Ti,B等,参加少数的Cr,Mo元素能起到细化晶粒的效果,Mo7素在调质或正火钢板的热处理中能生成碳化物,易于除去固溶碳,还能防止有害元素Si,P的晶间偏析。元素v,Ti,B能够进步钢材的相变点温度,进步钢板的淬透性,易于构制品粒细化的网火马氏体安排,但元素V质量分数过大时对焊接晦气。HC20581—1998中规则:在湿HS应力腐蚀环境中运用的化_=丁容器用碳钢及低合金钢f包含焊接接头)的化学成分(质量分数)应契合:a.母材;Mn≤1.65%,Ni≤1%(尽可能不含),Si≤1.0%b焊缝金属:C≤O.15%,Mn≤1.6%。Si≤1.0%。Ni≤1.O%(尽可能不含)。
 
    3.1.3金相安排。金相安排对立H2S应力腐蚀决裂影响很大,其抗决裂才能按顺序削弱:淬火后经充沛回火的金相安排一正火和嘲火的金相安排一正火后的金相安排。在热力学上越处于平衡状况的安排,其抗应力腐蚀决裂功能越好
 
    3.2操控硬度。
 
    下降焊缝及热影响区的硬度,可削减壳体及焊缝区的剩余应力,能有用防止应力腐蚀裂纹。首先要从焊接开端,拟定适宜的焊接工艺,确保焊后热处理的质量尤为重要。除焊前预热外,还应按标准进行焊后热处理。H应力腐蚀的液化气储罐中环焊缝邻近(气相区)的焊接应力是一直存在的。该处壳壁吸附的水蒸汽凝集成液膜,因H2s溶人而构成湿H腐蚀环境,超量的H加上应力的效果,导致开裂。
 
    3.3 操控制作质量。
 
    在操作应力相一起,焊缝区的剩余应力在应力要素巾起重要效果,决议剩余应力的是拼装时的错边量和焊接时弓l起的角变形等。消除剩余应力的有用手法是对液化气储罐整体热处理,不但能消除存在应力腐蚀的液化气储罐的大部分焊接、冷却和拼装中引起的剩余应力,还可下降硬度。如液化气储罐常用的16l——InR低合金钢,在湿润的硫化氢环境中,当温度在20——5O℃时,均匀腐蚀速率为0.5——1.5mm。在室温条件下硫化氢气体对低合金高强度钢具有应力腐蚀开裂的敏感性,在室温条件下溶于水溶液中的硫化氢及硫化物杂质更能引起和加快应力腐蚀开裂。对16l——InR钢进行焊后热处理,可使其耐应力腐蚀才能明显进步,可用来制作液态烃罐。
 
    3.4 下降介质的腐蚀性。
 
    为操控液化石油气中的H含量,应按照有关质量标准的规则,拟定新的脱硫、脱水工艺,削减硫化氢含量,使硫化氢分压小于350Pa,进步介质的碱度以削减吸氢量和减缓腐蚀速率,或加缓蚀剂也可推迟其腐蚀速率。结束语依据液化气储罐的检测成果,剖析硫化氢腐蚀原理,给出防护办法,能够为大型液化气储罐的安全安稳运转,削减和防止环境污染,液化气储罐设备运用寿命的延长和最佳检修决议计划,供给安全保证。


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