脱硫塔人孔接管缺陷产生原因分析

王俊美 王进

（巴中市特种设备监督检验所 四川巴中 636000）

引 言

天然气采气站里，脱硫塔是常见的分离压力容器，主要用于天然气脱硫的工艺，由于天然气中含有水分，工作压力一般为8.0MPa，在使用过程中，要定期更换塔内脱硫剂，故运行工况恶劣，属于湿H2S腐蚀环境。由于在湿H2S的作用下及其他原因，脱硫塔腐蚀极其严重，容器内壁大面积减薄，常见腐蚀凹坑、开槽，且内壁的焊缝在长时间的腐蚀减薄作用下均不易发现。发生的损伤包括氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂。这些损伤对压力容器的质量造成严重影响，导致容器强度、塔式容器的稳定性降低，造成爆炸、倒塌等严重后果，从而危及人民的生命财产安全，造成环境被破坏。

某台脱硫塔在定期检验过程中，通过宏观检查，发现内壁大量腐蚀凹坑、开槽，通过测厚，发现大面积减薄，通过无损检测，在人孔接管处的角焊缝发现较长连续性的裂纹，本文对其原因进行分析，并给出了缺陷的预防措施及最终处理办法，对同类型容器的安全监控以及缺陷的及时发现、维护保养有一定的意义。

1 脱硫塔分离容器结构简介

图1 脱硫塔结构示意图

脱硫塔主要由上、下封头、筒节、接管组成（见图1）。其中上、下封头与筒节焊接连接，进、出及人孔接管与容器焊接连接。容器内部由多层脱硫装置对含硫天然气进行脱硫处理。首先，含硫、含水天然气从容器上部的进口接管进入内部，从上至下与脱硫吸收剂进行反应多层脱硫，然后由下部排出，从而保证天然气的质量。

2 缺陷检测结果

某台脱硫塔在定期的检验过程中，发现人孔角接接头焊缝表面多处裂纹，经使用单位同意后，由专业维修人员进行打磨，打磨后形成凹槽：660mm×50mm×34.6mm （见图2），打磨最深处为34.6mm，裂纹4处，其中一处缺陷为夹渣和裂纹（见图3），一处裂纹是从焊缝内部向焊缝表面穿透扩展（见图4）

图2 缺陷打磨后形成凹槽

图3 夹渣和裂纹

图4 裂纹从壁厚方向由内向表面穿透扩展

通过宏观检查及测厚发现，容器实测最小壁厚55.2 mm，凹坑腐蚀最深处Φ11.5×7.5，容器实际投入使用时间5年，名义厚度70.0mm，不难计算腐蚀速率为2.96mm/a。

3 缺陷产生原因分析

该设备属于中压容器，工作压力大于1.60MPa，设计温度为90℃，介质为高含硫含水天然气，属于湿H2S腐蚀环境。

设备参数：设计压力：8.0 MPa；设计温度：90℃；筒体及封头材质、20R；筒体及封头厚度：70mm；腐蚀余量：4.0mm。

在制造过程中，角接接头属于双边K型坡口，双面焊接，从现场打磨情况，角接接头内部35mm深处存在夹渣等缺陷，从现场确认后发现部分裂纹是从焊接接头内部向接头外表面扩展。因为在制造厚壁容器过程中，焊缝属于多层焊道，每层焊道均应彻底清根，经无损检测合格后，方可进入下一层焊道焊接，每层焊道焊接时应进行焊后热处理，避免焊后残余应力集中，由此可见在制造环节中质量控制环节不严，焊道间未进行清根处理及无损，从而产生了夹渣缺陷，导致了缺陷漏检，让产品进入了使用环节。

设备在运行期间，在特定的环境下，H原子由外至内进入了焊缝内部，加剧了应力集中，加速了裂纹的扩张速率。

根据承压设备损伤GB/T30579-2014第5.7条，从湿硫化氢破坏产生的机理、形态、受影响的材料、主要影响因素、易发生的装置或设备，不难发现。在室温到150℃范围内，湿H2S环境中，介质含硫浓度超标情况下，属于应力导向氢致开裂。

4 缺陷处理办法

为进一步准确地对容器安全状况进行确认。应对焊接该焊接接头的焊工以及其他接头进行全面检测确认；根据《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016，第8.3.7（2）条，（检验时发现焊缝表面裂纹，认为需要进行焊缝埋藏缺陷检测的部位）应进行埋藏缺陷检测，宜采用NB/T47013中的射线检测和超声检测，考虑检测的高灵敏度，避免对角接接头内缺陷的漏检，宜采用专业射线检测设备对其进行检测。

由于设备腐蚀严重减薄，焊接接头还存在其他埋藏性缺陷，应返厂对其进行进一步检验检测、重大修理。

5 结语

对于高含硫的压力容器，首先应严格监控介质的含硫、含水相关指标。加强设备的年度检查，在定期检验过程中，检验检测的比例应适当扩大，以确保缺陷的及时检出，采用多种无损检测方式对缺陷进行定性，增设声发射检测方法对缺陷进行监测，从而保证设备的安全运行。

谢世波，覃雄.压力容器失效分析［J］.民营科技，2011，（1）:16