气液分离罐腐蚀原因分析及应急处置方法

王　亮（陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司延安石油化工厂，陕西洛川727406）

气液分离罐腐蚀原因分析及应急处置方法

王亮（陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司延安石油化工厂，陕西洛川727406）

气液分离罐近期出现罐体腐蚀严重，通过对腐蚀原因分析，对不能满足强度要求的罐体补焊处理，并核算补焊处理后容器强度，通过核算确定压力容器可以使用，并针对腐蚀现象制定相应应急措施避免腐蚀进一步加剧。

气液分离罐；腐蚀分析；强度校核

1设备工况简介

聚丙烯车间液化气精制装置气液分离罐在2015年10月检查中发现罐壁腐蚀泄漏，对罐体拆除保温材料整体测厚发现，局部壁厚只有1～3mm，该压力容器设计壁厚为12mm，罐体整体腐蚀严重，车间紧急切出储罐并退料，后对容器进行了应急处理后，暂时满足生产需要。该压力容器主要设计参数如表1。

表1气液分离罐设计参数表

2设备腐蚀情况

气液分离罐设计壁厚12mm，检查中发现如图1所示腐蚀部位处有三处泄漏点，并对该泄漏点附近测厚发现容器壁厚只有1～3mm，根据压力容器设计手册要求，压力容器正常年平均腐蚀厚度约0.3mm，而该容器投用年限为10年，年近似平均腐蚀厚度约0.9～1.1mm，远远大于正常设计腐蚀量。

图1气液分离罐腐蚀指示图

3腐蚀原因分析

（1）腐蚀泄露原因分析：由于该容器操作介质主要为碱液，碱液容器在一点工况下，易发生碱脆现象。碱脆即为金属及合金材料在碱性溶液中，由于拉应力和腐蚀介质的联合作用而产生的开裂它是应力腐蚀破裂的一种类型。应力腐蚀开裂是危害最大的局部腐蚀破坏形态之一，在腐蚀过程中，一旦形成应力微裂纹，其扩展速度比其他类型的局部腐蚀速度要快几个数量级。碱脆出现必须满足三个条件：①较高浓度的氢氧化钠溶液。试验指出，浓度大于10%的碱液即足以引起钢的碱脆。②较高的温度，碱脆的温度范围较宽，但最容易引起碱脆的温度是在溶液的沸点附近。碳钢发生碱脆时，碱液浓度与温度的关系如图2所示。③拉伸应力，可以是外载荷引起的应力，也可以是残余应力，或者是两者的联合作用。拉伸应力的大小虽然是碱脆的一个影响因素，但更重要的因素是应力的均匀与否，局部的拉伸应力最容易引起碱脆。

气液分离罐操作介质为脱硫醇碱液，浓度在25%左右满足发生碱脆条件1。气液分离罐因为存放碱液，冬季温度降低时为防止液面计冻住，液面计设置有伴热，但由于装置设计原因，该处伴热为低压蒸汽伴热，平均温度在130℃间，导致该处碱液温度偏高，满足碱脆发生条件2。由于腐蚀部位为液面计伴热处，存在焊接应力，满足碱脆发生条件3。所以图1腐蚀泄漏点A原因可能为碱脆导致的隐形裂纹引起泄漏。

图2碳钢发生碱脆碱液浓度和温度的关系

（2）容器器壁减薄原因分析，因为碱液主要为脱除液化气中的硫醇，所以该处介质中含有部分的硫醇及硫化氢，而硫化氢溶液呈现弱酸性，可对碳钢造成酸性腐蚀，腐蚀机理如下：Fe+H2S=FeS+H2。同时由于分离罐进料及液位的波动，碱液对管壁冲刷严重，H2S对管壁腐蚀产生的钝化膜不断被冲刷掉，进而导致腐蚀进一步加剧，所以溶液中硫化氢的存在及进料、液位波动冲刷是导致管壁腐蚀减薄的主因。在气液分离罐中由于存在拉伸应力，硫化氢溶液也可导致腐蚀开裂，所以泄漏点B处腐蚀裂纹应为硫化氢导致的腐蚀开裂。

4应急处置方法及强度校核

由于容器壁厚减薄严重，车间对该容器腐蚀部位进行补焊12mm钢板处理，并做探伤检测未发现缺陷。

现根据压力容器设计手册GB150中强度校验公式，对容器做强度校验：

4.1受内压的圆筒强度校核

式中：δ——圆筒的壁厚（包括壁厚附加量），mm；

D——圆筒内径，mm；

P——设计压力，mm；

［σ］——材料的许用拉应力，MPa；

φ——焊缝系数，0.6～1.0；

C——壁厚附加量，mm。

代入数据，得：

由于压力容器筒体部位实际测的厚度δ实际≥5.7mm，则：δ＜δ实际，筒体部位满足强度要求。

4.2受内压的封头强度校核

式中：s——封头壁厚，mm；

P——设计压力，MPa；

D——封头内径，mm；

［σ］t——设计温度下的材料许用应力，MPa；

φ——焊缝系数。

代入数据，得：

由于压力容器筒体部位实际测的厚度s实际≥6.1mm，则：s＜s实际，封头部位满足强度要求。

通过上面强度校核，容器可以满足生产需要。

5操作中预防腐蚀发生

由于气液分离罐材质、制作加工工艺及操作介质为定量情况，不能再做改变，但通过工艺操作手段的调节可降低腐蚀的产生。

（1）液面计伴热温度，可通过调节手段加以控制，由图2可知，在碱液浓度25%时，溶液温度等于或高于50℃时极易发生碱脆现象，冬季日常操作时，可将该处低压蒸汽伴热改用装置产生的凝结水伴热或开小蒸汽版热量，从而降低液面计处碱液温度，可以极好的控制碱脆现场的发生，同时利用凝结水也有节能效果。

（2）气液分离罐的液位，通过内操精心操作，可减少液位的大幅波动，从而可以减少液位波动对腐蚀钝化膜的冲刷作用，从而可减弱H2S对管壁的腐蚀效果。

6结束语

气液分离罐由于工艺要求，不可避免的为碱脆及H2S腐蚀创造了部分条件，可通过严格设置操作要求，减弱腐蚀的发生，这次应急处置后，容器能满足生产需要，但由于两种腐蚀都有可能产生裂纹，还需要对断裂裂纹做应力强度计算，在实际检测中未发现明显裂纹，但由于不具备检测隐性裂纹长度及深度，不能排除隐性裂纹的存在的可能，所以加强巡检监护，防止压力容器泄漏，且根据容器腐蚀情况，罐体腐蚀余量较小，为满足安全生产要求需尽快更换新容器。

［1］黄宏生.碳钢碱脆的研究［J］.钢铁研究总院学报，1986，9（6）：97～104.

［2］压力容器.（GB150.1～150.4-2011）［S］.

TE626.7

A

2095-2066（2016）20-0040-02

2016-6-29

王 亮（1983-），男，工程师，研究生，主要从事化工装置生产、设备、安全及行政管理工作。