一起脱硫槽检验案例分析

刘兴林

（江西省锅炉压力容器检验检测研究院)

一起脱硫槽检验案例分析

刘兴林*

（江西省锅炉压力容器检验检测研究院)

对一台脱硫槽判废检验案例进行了分析并提出了相应的防范措施。该脱硫槽表现出全面腐蚀、坑腐蚀和应力腐蚀综合作用的特征。

脱硫槽 检验案例 压力容器 全面腐蚀 坑腐蚀 应力腐蚀

0 前言

2009年9月，江西省锅炉压力容器检验检测研究院对江西某化工公司所属变换工段一台70 m3脱硫槽进行了定期全面检验，发现该脱硫槽内部壳体偏下部分内壁一周存在大面积均匀腐蚀，缺陷情况比较严重，检验结论为5级判废。现将该台压力容器检验情况介绍如下。

1 设备概况

设备编号：1#脱硫槽

类别：三类反应容器

设计单位：武汉化工工程公司

制造单位：江西化工石油机械厂

制造时间：1999年12月1日

安装单位：江西省工业设备安装公司

安装时间：2000年8月

投用时间：2000年9月

设备内径：2400 mm

设备材质：筒体16MnR，壁厚20 mm；封头16MnR，壁厚22 mm

设备容积：70 m3；设备高度：16 101 mm；设备质量：11 700 kg

设计压力：2.96 MPa

设计温度：40℃

最高工作压力：2.00 MPa

介质： H2、 N2、 CO、 CO2、 H2S

该台设备属非首次检验，以往检验也存在腐蚀情况，尚不影响安全运行，安装状况等级为三级。

2 检验情况

该台设备经过全面检验，发现设备内部壳体偏下筒节第二层填料部位沿筒体内壁一周大面积地均匀分布着大大小小的腐蚀凹坑（该设备结构见图1）。腐蚀面比较均匀，整节筒节内壁基本都存在大小不一的凹坑腐蚀，最严重处凹坑深度为7.9 mm，浅的也有2～3 mm，深度凹坑较多，凹坑呈蜂窝状，情况比较严重。根据检验规则，最终评定其安全状况等级为5级，判废。

图1 脱硫槽结构

3 腐蚀原因分析

该公司脱硫工艺采用干法脱硫，填料为焦炭，填料层有二层。气体自塔体上部进入设备，往下一层层经过二层填料过滤，以达到脱硫的目的。虽然采用的工艺是干法脱硫，不是湿法脱硫，填料中并无水分，但由于工艺气体中夹带着水雾，加上触媒定期再生时需要通入蒸汽清洗才能达到再生，因此水分连续不断地累积并沉积下来，集中在底下一层填料部位，造成湿硫化氢与16MnR材质的壳体接触，产生均匀腐蚀减薄和坑腐蚀。

材料遭受硫化氢腐蚀时，其腐蚀破坏形式是多种多样的，包括全面腐蚀、坑腐蚀、氢鼓泡、氢诱发阶梯裂纹、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂等。碳钢在250℃以下的无水硫化氢中基本不腐蚀，但当有水共存时对金属产生明显的腐蚀。硫化氢在水中的离解过程是： H2S=H＋＋HS-， HS-=H＋＋S2-。 因此， 在湿硫化氢氛围下铁离子与硫离子反应生成硫化亚铁（FeS），造成了钢铁表面均匀减薄或坑腐蚀。氢原子渗入金属内部吸收电子形成分子并集聚在金属缺陷空腔内，引起金属表面氢鼓泡，若金属深层吸收了氢原子，会使金属形成阶梯裂纹。当氢渗入金属内后，会使金属出现塑性下降现象，称之为氢脆。

此外，碳钢、低合金钢在CO-CO2-H2O环境中也会发生应力腐蚀。CO2溶解于水生成碳酸，使pH降低至3.3以下，此时介质中的CO吸附在金属表面而起到缓蚀剂的作用，阻止了因碳酸引起的钢的全面腐蚀。但由于加载的应力（内筒压力）致使金属产生滑移，在其表面生成台阶，露出的新生面为阳极，其周围的CO吸附层为阴极，从而发生电化学反应，导致金属发生腐蚀开裂。

本案例表现出全面腐蚀、坑腐蚀和应力腐蚀综合作用导致设备失效的特征。

4 防范措施

（1）由于生产工艺固定，加上蒸汽再生需要，介质带水现象无法完全消除，但可以将工艺气体先行干燥处理后再行脱硫，以尽量减少水分夹带，减缓内壁腐蚀速率，延长设备使用寿命。

（2）内筒壁采用防护涂料如热铝喷涂加树脂封面，可阻隔氢原子向钢中扩散的数量，减少新鲜金属的暴露，达到阻止或减轻各类氢损伤的目的。

（3）单独为下层筒体加衬耐H2S腐蚀的内衬，如Cr、Mo合金钢材质的衬里。但在更换脱硫设备时，宜选用20R材质的设备，其抗湿H2S腐蚀的性能要优于16MnR材质。

（4）加强日常检修、检查，缩短检验检测时间，增加检验检测频次。对于在役的脱硫设备，用肉眼或常用的检验检测方法往往不能发现是否存在开裂或判明开裂的程度。因此，针对湿H2S应力腐蚀开裂的特点，为防患于未然，避免重大损失，应采用《承压设备无损检测》规定的湿萤光磁粉检测，以及时发现问题，及时处理，保证设备使用安全。

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[3]强天鹏.压力容器检验 [M].北京：新华出版社,2008.

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[5]冯香梅，薛莹.炼油设备中湿硫化氢腐蚀与防护 [J].化工设备与管道，2003，40（6）.

Analysis of Desulfurization Tank Inspection

Liu Xinglin

Analyzed the inspection case of a waste desulfurization tank and proposed corresponding preventive measures.The waste desulfurization tank was a result of comprehensive effect of general corrosion,pit corrosion and stress corrosion.

Desulfurization tank;Inspection case;Pressure vessel;General corrosion;Pit corrosion;Stress corrosion

TQ 053.2

*刘兴林，男，1966年生，高级工程师。南昌市，330006。

2012-06-12）