液化石油气储罐氢鼓包分析.pdf

第38卷第4期
石油化工设备
Val. 38 No 4
2009年7月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
July 2009
文章编号:1000-7466(2009)04-0095-03
液化石油气储罐氢鼓包分析
王勇,李崇刚
(庆阳市特种设备检验所,甘肃庆阳745000
摘要:通过对液化石油气储罐腐蚀因素及机理分析,探讨了腐蚀的主要原因,并提出了多项有效措
施,以期解决该类设备安全平稳运行的难题
关键词:储罐;LNG;氢鼓包;H2S腐蚀
中图分类号:TQ050.9
文献标志码:B
庆阳市民用液化石油气14座充装站中,有各种对2台50m储罐的腐蚀分析进行了简单介绍。
规格的卧式储罐22台及残液罐14台。根据《压力
50m3储罐简介
容器定期检验规则》的要求门,这些储罐须进行年度
检查。在2008年11月的例行检査当中,发现6座
2台50m3储罐于2006年3月投入使用。主
充装站的10台卧式液化石油气储罐存在不同程度体材质16MnR,设计压力1.8MPa,最高工作压力
的壁厚减薄和表面鼓包现象,出现间题充装站的比1,2MPa,设计温度50℃,罐体名义厚度16mm。
例为42.8%,有缺陷储罐的比例为45.5%,其中最介质为由某石化公司生产的液化石油气。2座充装
为严重的是5台使用时间不到3a的储罐(投运时站均有给拉运液化石油气罐车补气的历史,灌装量
间为29个月的某甲站3台100m23液化石油气储较大。储罐投运后从未停运清空,也无切水设备。
罐、投运时间为32个月的某乙站2台50m3储罐)
这一异常情况引起了有关质量技术监督部门的高度
2检验情况
重视,随即组织了有关专家和检验人员对问题储罐
(1)外观检验罐体外表面发现大量鼓包(多在
进行了全面检验,以期査清设备失效的原因。文中后部半幅对接板区域)。鼓包的最大直径已经达到
安装在侧面使吹灰管从对流室的侧面直接进人对流施,1台是按改造方案2实施。同时对已经损坏的
室内,不再经过对流室弯头箱,从而避免了烟气进入或出现松动部位的保温钉也进行了改进。通过一个
弯头箱的空间,达到了吹灰的目的。
冬季的运行,再未出现从对流室前弯头箱盖板鏠隙
3.2改进保温结构
处向外渗水现象。
加热炉的辐射室保温骨架焊接应采用A102焊
条,与炉体焊接采用A302焊条。因保温骨架是三参考文献:
角形,与炉体内壁板的接触为三角形的一个顶点,现[1]程远,王允从,潘爱军,等,管式加热炉的改进措施及工艺优
场焊接多为点焊。如施工中采用双面点焊,能够可
化[J],河南化工,2006,(10):48-49.
靠固定,使用的时间也会大幅度延长。
[2]薛春侠.新型保温衬里在焦化加热炉的应用[J]、石油化工设
备,2008,37(6):81-82.
4结语
3]陈宣オ,邢桂萍,郑新兵.焦化加热炉爆管故障分析与预防[J]
石油化工设备技术,2006,17(2):7,65-68.
2007年对鲁宁线4台管式轻型加热炉对流室
许编)
吹灰器部分进行改造,其中3台是按改造方案1实
收稿日期:2009-03-08
作者简介:王勇(1964-),男,甘肃庆阳人,工程师,学士,多年从事压力容器的检验工作。
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石油化工.设备
2009年第38卷
150m,最大高度6mm。对鼓包区域测厚的结果钢材。侵入钢材的氢原子最容易扩散到金属内部的
为4.2~12.0mm,正.常区域的测厚结果为15.2
空穴内,聚集而成氢分子。氢分子在一般温度下难
15.8mm。
于逸出钢材表面,以致在金属内部形成很高的压力,
(2)开罐检验①罐体内壁面存在大量鼓包,直造成钢材的破裂。
径50~200mm,高度3~15mm。②鼓包表面大部
分开裂,剩余壁厚为4.0~12.0mm,正常壁厚为
4硫化氢腐蚀影响因素
15.2~15.8mm。③)开裂部位及鼓包裂开部位多处
鼓包处分层面为脆性断口,主要表现为夹杂、断
发现明显的氢白点。④鼓包分布趋势是整幅板对接裂、二次断裂和少量韧离,断口表面S含量较高。因
焊缝两侧及半幅板区域居多,整幅板中间区域较少。此,氢鼓包是介质中的硫化氢浓度严重超标以及S
对鼓包和裂纹所在的部位、数量、分布情况、储主要集中在表面壳体上共同作用的结果。
罐工作介质及使用条件等分析后认定,鼓包为典型
对夹杂物的定点分析表明,主要成分为S的化
的氢鼓包,鼓包表面的开裂为硫化氢应力腐蚀开裂
物裂纹内充满了腐蚀产物。在含H2S条件下不
的结果
管是高强钢还是16MnR,如果氢的扩散量大,都可
3硫化氢应力腐蚀
能引起失效。对16MnR钢,在材料强度正常、硬度
不超标的情况下一般表现为氢鼓包。而对高强度钢
应力腐蚀破裂需在敏感金属、特定的介质环境则表现为应力腐蚀,并且在腐蚀较缓和介质条件下,
及拉应力三要素共同起作用才能产生。
即使吸附少量氢,高强钢也可能发生氢脆。腐蚀环
3.1敏感金属
境、材料、制造以及使用和管理等因素都会对氢鼓包
该液化石油气储罐采用CMn低合金高强度钢形成产生影响。腐蚀环境主要包括水、温度、浓度、
制造。这种材料对H2S与拉应力组合的状况是敏pH值、氯离子、时间及流速等因素。
感的,在较高残余应力和介质高含量H2S的共同作4.1水
用下,易产生分层和开裂
硫化氢对钢铁的腐蚀危害都离不开水的存在,
3.2拉伸应力
水是造成各种类型电化学腐蚀的必要条件。没有水
拉伸应力来源:①压力容器工作时所承受的压存在,単纯的硫化氢对系统所造成的化学腐蚀是极
力和外加载荷共同作用下产生的应力。②材料在生
轻微的。该储罐运行后从未清空过,也无自动切水
产、制造和加工过程中内部产生的残余应力,包括拘设备,残液中积聚了大量的水,加剧了腐蚀。
東应力、组织应力及强制组装应力
4.2温度
3.3特定的介质环境
在低温范围内,钢在硫化氢水溶液中的腐蚀随
此环境为湿H2S环境。其腐蚀机理为,少量
温度的上升而增加,碳钢和低合金钢在20~60C对
H2S与Fe发生反应生成FesS和原子氢,原子氢可硫化物腐蚀应力裂纹敏感性最大。随温度的进一步
引起钢脆化。反应式为:
增升高,其腐蚀速度反而降低,而且其腐蚀产物也将
Fe+H2S→FeS+H2
随温度的升高而逐渐由富铁、无规则几何微晶结构
硫化氢在水中发生水解反应:
保护性的产物膜,转变为富硫的有规则几何微晶结
HL S
Hけ+HS*H++S-2
水解后的硫化氢水溶液与钢材的表面接触而发构的磁黄铁矿或黄铁矿,并且温度越高这种转化过
程越快。问题储罐运行温度正在此范围。
生化学反应
阳极反应
4.3H2S浓度
Fe-fe'ts+2e
在环境其它参数相同的情况下,材料对硫化氢
Fet+S
Fes Y
应力腐蚀裂纹的敏感性随H2S浓度的增加而增大,
阴极反应
在饱和H2S溶液中达到最大值。从油气调查表可
2Ht2e→2H→H2↑
以看出,原料油及产品杂质中硫质量浓度较高,常压
氢鼓包是压力容器氢腐