丙烷罐的防腐分析与措施
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丙烷罐的防腐分析与措施
某公司丙烷脱沥青装置建于1994年4月,设计原 料为减压渣油(硫含量<0.381%),2000年7月对丙烷
罐进行检查,未发现异常。由于加工原油硫含量增加, 2006年9月检修时发现该设备出现严重氢鼓泡及母材
腐蚀。
1、丙烷罐的基本情况
丙烷罐的主要技术参数:设计压力3.0MPa,操作压
力2.2MPa,设计温度50℃,操作温度40 ̄(2,介质混合丙
烷、水,规格 2400mm×1800mm X 30mm,材质16MnlK。
设备焊后经整体热处理,其热处理规范为610 ̄(2 x 1.5h~
635o(2X 1.5h。 这台设备于1994年使用,在2000年的定期检测
中,安全状况等级被评为1级。但2006年的9月发现
管道有鼓泡,为此决定提前检验。
2、丙烷罐腐蚀的基本情况
(1】丙烷罐采样数据和原料分析 丙烷罐设备运行中,随着加工原油硫含量的增加
(见表1),丙烷罐脱水铁离子浓度也逐渐增高(见表
2),说明其腐蚀加剧。
表1原料中的硫含量(2004) (mg/m3)
日期 1.29 2.16 J 3.2{4.27 J 5.24 I&28 J 8.23 j 9 13 I 10~ S含量 0 82 1.749 I 1.399 l 1.566 1 l 267 I 1.697 l 2.03 l 1.127 I l 890
表2丙烷罐脱水铁离子浓度(2004) (rag/1) l l 1 日期I 10.8}10.10 l 10 14 10 l8 10.2l 10.24 10.31
Fe f 2.1 f 1.21 f 7.88 l2.3 4.5 ii.I4 5 78
(2)丙烷罐检验结果
●外观检查。对内壁宏观检查发现:丙烷罐母材氢
鼓泡149处,直径30rnm一165mm,鼓泡壁厚7.0mm一
13.7mm,高度3mm~6rnm。 ●内壁裂纹检查。对丙烷罐鼓泡进行荧光MT检测
发现19处鼓泡开裂,长度大多为2mm~3mm,最长
40mm。对丙烷罐鼓泡所在的板材进行MT检查,抽查均
发现有裂纹,裂纹长度大多2mm~4mm,最长15mm。在
母材上选择裂纹较集中部位进行打磨消除,其裂纹数量
随打磨范围增大而增加。对接焊缝100%MT检测,均未
发现裂纹类缺陷。
●超声检测情况。对丙烷罐外壁北侧封头和第一筒
节上部母材进行横波斜扫查,在深度14mm~17mm范围
均有呈草状反射讯号(说明母材内部有小裂纹反射);在
内壁对鼓泡所在板材进行斜探头检测,在深度10mm~ 口杨欣军张燕金星宇
14mm范围也有呈草状反射讯号,与外壁检测相似。对接
焊缝经100%UT检测,未发现Ⅱ级以上的缺陷。
●金相及硬度。对丙烷罐的焊缝、鼓泡壁、鼓泡所
在母材及未发现鼓泡板材进行金相分析,金相组织均
正常,鼓泡上及其周围母材表面裂纹尖端基本呈沿晶
状态,属氢致开裂。对各部位所测试的丙烷罐硬度值基
本正常。
3、综合分析
由于原油的硫含量高,使得炼制出来的油品及化 工半成品不能进行严格的脱硫和脱水处理,常含有超
标的硫化氢和水分,从而形成湿硫化氢环境,导致硫化
物应力腐蚀破裂、氢诱导裂纹和氢鼓泡等,发生与氢有 关的损伤。
据有关资料介绍,在湿硫化氢环境下,中低强度钢
的氢致开裂敏感性较高,而高强度钢的硫化物应力腐
蚀开裂敏感性较高。中等强度16MnlK钢在湿硫化氢环
境中,主要是母材发生氢诱导裂纹和氢鼓泡,从而在材
料内部产生大量的分层缺陷,导致储罐有效壁厚减薄,
对设备的安全运行造成危险。存在于材料中沿带状珠
光体分布的长条形MnS是引起16MnlK钢发生腐蚀破
坏最重要的冶金因素,因此减少含硫量可提高材料的
抗硫化氢腐蚀性能。
4、丙烷罐H2s腐蚀的防护措施
(1】提高钢材的质量
氢鼓泡(tm)、氢致开裂(HIC)部与材料中的S、P等
杂质的含量有关。目前,国内外抗HIC钢板主要采用控
制合金元素含量,降低S、P等杂质的含量,来控制夹杂物
的形状,减少偏析,采用热控轧技术降低带状组织,并细
化晶粒。制造焊接后,进行焊后热处理也是有益的。 对于轧制材料可通过下面方法提高HIC的抗力:
采用低硫钢,应控制在0.003%以下;控制夹杂物的形
状;减少偏析;采用控轧。
(2)工艺防腐
工艺防腐主要是通过脱硫的方法降低丙烷中的硫化 氢含量,常用碱液(NaOH)或乙醇胺中和丙烷中的H2s。
丙烷罐的鼓泡、开裂是由于H s的腐蚀而引起的,
降低材料中的Mn、S、P含量可显著改善材料的抗H2S
腐蚀性能。此外采用工艺防腐,中和丙烷中的H2S也是
有效的。(作者单位:盘锦一