液化石油氣儲罐檢驗(yàn)中缺陷分析
液化石油氣儲罐檢驗(yàn)中缺陷分析
液化石油氣儲罐的檢驗(yàn)
現(xiàn)對一臺主體材料為Q345R、工作介質(zhì)為液化石油氣的液化石油氣儲罐定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的主要缺陷進(jìn)行分析。該液化石油氣儲罐在全面檢驗(yàn)中通過無損檢測的方法檢測出筒體內(nèi)表面及多處焊縫附近處出現(xiàn)鼓泡和裂紋,并對焊縫、熱影響區(qū)及母材進(jìn)行了硬度檢測,測量結(jié)果顯示出現(xiàn)缺陷的部位及附近硬度值偏高。
1、缺陷分析
(1)、濕硫化氫環(huán)境下液化石油氣儲罐產(chǎn)生的主要缺陷 類型有:氫鼓泡、氫致開裂、硫化物應(yīng)力腐蝕開 裂和應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂。氫鼓泡和氫致開裂一般 在強(qiáng)度較低的鋼中,在濕硫化氫的條件下發(fā)生, 容器表面出現(xiàn)鼓泡,在鋼鐵內(nèi)部沿軋制方向產(chǎn)生 階梯狀連接起來而又易于穿過壁厚的裂紋。氫鼓 泡的發(fā)生無需外加應(yīng)力,與鋼材的雜質(zhì)等缺陷有 關(guān),主要集中在硫含量較高的鋼板上。氫致開裂 的發(fā)生也無需外加應(yīng)力,與環(huán)境和鋼材本身因素 有關(guān)。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂,是由于介質(zhì)中硫化 氫含量較高,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致金屬內(nèi)部及焊縫 影響區(qū)等組織薄弱部位常發(fā)生的較嚴(yán)重缺陷。應(yīng) 力導(dǎo)向氫致開裂,在應(yīng)力引導(dǎo)下,雜質(zhì)物與缺陷 處因氫聚集而形成成排的小裂紋沿著垂直于應(yīng)力 方向發(fā)展引起的開裂,常發(fā)生在焊接接頭的熱影 響區(qū)及高應(yīng)力集中區(qū),對鋼材雜質(zhì)物比較敏感, 裂紋沿之字形擴(kuò)展。
(2)、裂紋產(chǎn)生原因
可從三個(gè)方面對裂紋的產(chǎn)生進(jìn)行分析,首先看一下這臺液化石油氣儲罐的工作環(huán)境,該儲罐自投入使用后,一直存放液化石油氣,其中含有微量的水和硫化氫及其它一些雜質(zhì),據(jù)了解有時(shí)硫化氫 含量高達(dá)30-50 mg/m3。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中,當(dāng)硫化氫含量達(dá)到一定量時(shí),對鋼材就有明顯的腐蝕,可 見硫化氫的含量較高是導(dǎo)致該設(shè)備產(chǎn)生缺陷的主 要原因;隨著腐蝕情況的加重,在金屬表面及內(nèi) 部會伴隨著電化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)生成的氫離子最終 會釋放電子生成氫原子,而氫原子在硫化氫催化 作用下逐漸聚集形成分子氫,種種不利的因素直 接導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生氫鼓泡和氫致開裂。
其次,對于該設(shè)備所用母材屬于低合金鋼,為了降低在濕硫化氫介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕的可能性,必須嚴(yán)格控制金屬材料硬度范圍,包括焊縫及熱影響區(qū)。從硬度測量結(jié)果發(fā)現(xiàn),金屬的硬度值偏高也是產(chǎn)生此次缺陷的一個(gè)重要原因。
再次,鑒于液化石油氣儲罐所處的特殊工作環(huán)境,極易發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂,應(yīng)盡量減少殘余應(yīng)力。經(jīng)過對該臺壓力容器的出廠資料進(jìn)行審查,了解到該設(shè)備某些部位存在結(jié)構(gòu)缺陷,以上原因勢必造成應(yīng)力集中現(xiàn)象。存在的殘余應(yīng)力為缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展提供了條件。
2、缺陷處理
對于已發(fā)現(xiàn)的缺陷,應(yīng)經(jīng)過打磨處理、無損檢測復(fù)檢至缺陷完全消除,并經(jīng)厚度測量保證強(qiáng)度要求的前提下方可繼續(xù)使用。
3、預(yù)防措施
由于液化石油氣儲罐工作環(huán)境的特殊性,導(dǎo)致其使用過程中出現(xiàn)危險(xiǎn)缺陷的概率極高,這就要求這種液化石油氣儲罐在制造過程中材料質(zhì)量控制一定要符合標(biāo)準(zhǔn)要求,焊接質(zhì)量需嚴(yán)格控制,焊接結(jié)束后進(jìn)行消除應(yīng)力處理;使用過程中盡量改善容器的工作環(huán)境,對介質(zhì)中濕硫化氫及氫氣的含量控制在安全范圍以內(nèi);在條件允許的情況下采取一定的手段使容器內(nèi)壁和環(huán)境介質(zhì)隔離(如涂防腐層等措施)。