液化石油氣儲罐檢驗中缺陷分析

液化石油氣儲罐的檢驗 

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，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）。