丙烷脱沥青装置是以减压渣油为原料、 液相丙烷为溶剂, 通过物理萃取方法, 将减压渣油分离为脱沥青油及脱油沥青的生产装置。由于加工国外含硫及高硫减压渣油数量的增加, 丙烷脱沥青装置中的许多设备便出现了严重的湿硫化氢等腐蚀问题。曾对某厂丙烷脱沥青装置中丙烷罐进行开罐检验, 发现严重的氢鼓泡腐蚀, 影响了装置的安全生产。经核实该容器投用时间是1994年, 制造资料齐全, 钢板出厂前经过超声波探伤, 结果符合ZBF47003-88标准I级。该容器主要参数为:操作压力2.0MPa,操作温度50℃,材质16MnR,容器类别三类,工作介质两烷,容积65.2m3,公称壁厚24mm。
2检验情况
2.1宏观检验
对该罐内外表面进行宏观检查, 未发现鼓泡, 宏观检查结果均符合有关标准要求。
2.2壁厚测定
对封头、 筒体的钢板进行测厚检查, 发现筒体四圈板中有6处不同程度的夹层。其夹层的分布情况见图1所示。
图1丙烷罐夹层缺陷位置
该罐钢板母材测厚的夹层区域比超声波检测的宽, 且都集中在容器中下部, 通过对容器夹层部位测厚, 发现容器壁厚数据的变化较大, 但从测厚的数据结果反映出容器夹层缺陷的形状基本上都是呈直线状或不规则阶梯状。
2.3无损检测
(1)MT检测: 对该罐焊缝内外表面进行100%MT检查, 均未发现超标缺陷。
(2)UT检测: 对该罐封头、 筒体的母材进行100%UT检查,发现筒体中有6处比较集中的夹层分布在四圈板上, 与测厚的夹层分布结果基本相同。另外, 对该罐所有对接焊缝进行100%UT检查, 均未发现超标缺陷。
2.4硬度测定
对夹层部位内外表面进行硬度测定, 其最大值为HB146,与无夹层部位的硬度比较, 无明显偏高。
3原因分析及安全评定
3.1原因分析
经分析上述夹层缺陷的形成可认为是由氢鼓泡所致。原因是进口原油在加工过程中大多数的硫化物存留于渣油等重油中, 随着原油的深度加工, 原油中硫化物也得到更多的分解。使得加工反应后物料中有大量的氢硫酸、CN-及氨存在,这些有害介质冷却后, 其中在常温下, 大量的氢硫酸可与钢中Fe作用生成原子态氢且被钢吸收, 对设备产生腐蚀破坏。钢在氢硫酸水溶液中的反应式为:
由于金属材料内部往往存在缺陷, 如存在有夹杂物、 锰化物和磷化物的偏析区, 氢的原子半径很小(5.2×10-11m) , 可由钢表面向内部扩散, 过饱和的氢原子到达上述缺陷位置后, 很容易形成氢分子, 在局部积聚造成高氢压, 最后导致钢板表面鼓泡或内部产生裂纹。