PDF《LPG 球罐定期检验裂纹原因分析及维修结果》

1999 年投 入使用.

二、 原因分析 凹坑为安装时焊接工卡具的地方, 球罐安装结束时, 工人强 力拆除工卡具, 造成母材表面被撕开一部分, 后打磨成圆滑的凹 坑. 对于 LPG 球罐, 即使 LPG 中只含有微量的 H2S, H2S 也容易 被沉积在球罐内壁的水汽所吸收,形成腐蚀性较强的湿 H2S 环境. 随着原油的深度开采和进口原油量的增加, 炼油厂原料油中 的硫含量越来越高, 而许多炼油厂, 因种种原因不能按操作规程 对LPG 进行脱水和脱硫处理, 使其生产中的硫含量非常高.同 时油田生产的 LPG 中的硫含量也急剧上升, 对LPG 球罐的腐蚀 日益严重.本文研究球罐所处理的 LPG 中,含有微量的 H2S. 16MnR 钢的慢应变速率拉伸试验 (SSRT ) 表明, 在湿硫化氢腐蚀 环境中, H2S 浓度对应力腐蚀敏感性影响较大.随着 H2S 浓度升 高, 应力腐蚀敏感性指数增大. 由于在湿 H2S 环境中,电离生成的 S2- 和HS- 具有 毒化作 用 , 将阻止阴极氢极化反应生成的氢原子不易结合成分子氢释 LPG 球罐定期检验裂纹原因分析及维修结果 何书亮 摘要 1000m3 LPG 球罐定期检验时, 发现球罐内底部焊缝热影响区边缘有一凹坑, 经MT 检测发现坑内有辐射状裂纹, 应是由 湿H2S 环境应力腐蚀所致.依据标准规范, 由使用单位找有资质的维修改造单位进行维修, 使用单位对其进行监督检验. 关键词 LPG 球罐 应力腐蚀 裂纹 中图分类号 X938.4 文献标识码 B 专题 设备管理与维修

2013 №9 放出去, 从而使穿透性极强的氢原子渗入钢材内部.16MnR 钢 是通过元素 Mn 的强化作用而提高其强度,但Mn 易与钢中杂 质元素 S 形成 MnS.由于 MnS 的热膨胀系数大于基体, 热轧时 MnS 将被拉长沿珠光体带分布, 在随后的冷却过程中, 容易在 MnS 周围形成空隙. 对氢原子而言, MnS/α-Fe 界面是很深的 陷阱 , 使渗入其内具有较强结合能力的原子氢, 容易结合成氢分 子而难于释放出来, 形成氢气团, 导致 MnS/α-Fe 界面分离, 成 为氢致裂纹启裂点.大量试验已证明, 钢中带状 MnS 夹杂的存 在是产生此类裂纹的主要原因. 正是由于 16MnR 钢的这种特殊组织结构, 即使当球罐储存 的LPG 中所含 H2S 浓度降低, 聚集在钢内的氢气也不能扩散而 释放出来.当LPG 中所含 H2S 浓度再次升高时, 球壳体又开始 吸收腐蚀反应产生的氢, 特别是 H2S 严重超标时, 这种趋势更为 明显. 当聚集的氢气产生足够大的氢压时, 巨大的压力将导致微 裂纹沿自身所在的平面延伸和扩展, 还可使相邻裂纹连接起来, 形成台阶状裂纹.凹坑处于球罐底部, 长期处于液态 LPG 浸泡 中, 积累了一定量的 H2S, 加之罐内残留的水分, 形成了腐蚀性 较强的湿 H2S 环境. 综上所述,凹坑处的辐射状裂纹是由湿 H2S 环境应力腐蚀 所致, 后期裂纹加速扩展, 直至检验时发现, 其深度已达壁厚的 1/2.

三、 维修结果 经打磨消除,打磨深度接近球罐板厚的 1/2,依据 TSG R7001-2004 第四十条规定, 需要补焊.依据 TSG R0004-2009 第5.3.4 条(2 ) 规定, 补焊合格后需做耐压试验. 该液化气站招标 有资质的维修单位进行堆焊,由芜湖市特种设备监督检验中心 对其进行监督检验. (1 ) 焊接工艺.修补采用与球罐焊接相同的焊接工艺. (2 ) 焊前预热.预热可以有效地防止冷裂纹, 但预热温度的 选择应合理, 如果预热温度选得过高, 一方面恶化了劳动条件, 另一方面, 在局部预热的条件下, 由于产生附加应力, 反而会加 剧冷裂的产生.本次维修,确定焊前以修补处为中心,在半径 150mm 范围内进行预热, 预热长度≥100mm 指示长度.预热温 度100℃, 采用火焰加热. (3 ) 焊材选择.为防止焊接裂纹的产生, 选用低氢焊条J507. 焊条使用前, 经400℃*2h 烘干, 在120~150℃保温筒中保温, 随 用随取, 以防吸潮.取出的焊条必须在 4h 内用完, 否则重新烘 干,但再次烘干的次数不得超过