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        脫硫塔人孔接管缺陷產(chǎn)生原因分析

        2018-07-06 02:24:14王俊美王進(jìn)
        西部特種設(shè)備 2018年1期
        關(guān)鍵詞:裂紋焊縫設(shè)備

        王俊美 王進(jìn)

        (巴中市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所 四川巴中 636000)

        引 言

        天然氣采氣站里,脫硫塔是常見的分離壓力容器,主要用于天然氣脫硫的工藝,由于天然氣中含有水分,工作壓力一般為8.0MPa,在使用過程中,要定期更換塔內(nèi)脫硫劑,故運(yùn)行工況惡劣,屬于濕H2S腐蝕環(huán)境。由于在濕H2S的作用下及其他原因,脫硫塔腐蝕極其嚴(yán)重,容器內(nèi)壁大面積減薄,常見腐蝕凹坑、開槽,且內(nèi)壁的焊縫在長時間的腐蝕減薄作用下均不易發(fā)現(xiàn)。發(fā)生的損傷包括氫鼓泡、氫致開裂、應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。這些損傷對壓力容器的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響,導(dǎo)致容器強(qiáng)度、塔式容器的穩(wěn)定性降低,造成爆炸、倒塌等嚴(yán)重后果,從而危及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,造成環(huán)境被破壞。

        某臺脫硫塔在定期檢驗(yàn)過程中,通過宏觀檢查,發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁大量腐蝕凹坑、開槽,通過測厚,發(fā)現(xiàn)大面積減薄,通過無損檢測,在人孔接管處的角焊縫發(fā)現(xiàn)較長連續(xù)性的裂紋,本文對其原因進(jìn)行分析,并給出了缺陷的預(yù)防措施及最終處理辦法,對同類型容器的安全監(jiān)控以及缺陷的及時發(fā)現(xiàn)、維護(hù)保養(yǎng)有一定的意義。

        1 脫硫塔分離容器結(jié)構(gòu)簡介

        圖1 脫硫塔結(jié)構(gòu)示意圖

        脫硫塔主要由上、下封頭、筒節(jié)、接管組成(見圖1)。其中上、下封頭與筒節(jié)焊接連接,進(jìn)、出及人孔接管與容器焊接連接。容器內(nèi)部由多層脫硫裝置對含硫天然氣進(jìn)行脫硫處理。首先,含硫、含水天然氣從容器上部的進(jìn)口接管進(jìn)入內(nèi)部,從上至下與脫硫吸收劑進(jìn)行反應(yīng)多層脫硫,然后由下部排出,從而保證天然氣的質(zhì)量。

        2 缺陷檢測結(jié)果

        某臺脫硫塔在定期的檢驗(yàn)過程中,發(fā)現(xiàn)人孔角接接頭焊縫表面多處裂紋,經(jīng)使用單位同意后,由專業(yè)維修人員進(jìn)行打磨,打磨后形成凹槽:660mm×50mm×34.6mm (見圖2),打磨最深處為34.6mm,裂紋4處,其中一處缺陷為夾渣和裂紋(見圖3),一處裂紋是從焊縫內(nèi)部向焊縫表面穿透擴(kuò)展(見圖4)

        圖2 缺陷打磨后形成凹槽

        圖3 夾渣和裂紋

        圖4 裂紋從壁厚方向由內(nèi)向表面穿透擴(kuò)展

        通過宏觀檢查及測厚發(fā)現(xiàn),容器實(shí)測最小壁厚55.2 mm,凹坑腐蝕最深處Φ11.5×7.5,容器實(shí)際投入使用時間5年,名義厚度70.0mm,不難計(jì)算腐蝕速率為2.96mm/a。

        3 缺陷產(chǎn)生原因分析

        該設(shè)備屬于中壓容器,工作壓力大于1.60MPa,設(shè)計(jì)溫度為90℃,介質(zhì)為高含硫含水天然氣,屬于濕H2S腐蝕環(huán)境。

        設(shè)備參數(shù):設(shè)計(jì)壓力:8.0 MPa;設(shè)計(jì)溫度:90℃;筒體及封頭材質(zhì)、20R;筒體及封頭厚度:70mm;腐蝕余量:4.0mm。

        在制造過程中,角接接頭屬于雙邊K型坡口,雙面焊接,從現(xiàn)場打磨情況,角接接頭內(nèi)部35mm深處存在夾渣等缺陷,從現(xiàn)場確認(rèn)后發(fā)現(xiàn)部分裂紋是從焊接接頭內(nèi)部向接頭外表面擴(kuò)展。因?yàn)樵谥圃旌癖谌萜鬟^程中,焊縫屬于多層焊道,每層焊道均應(yīng)徹底清根,經(jīng)無損檢測合格后,方可進(jìn)入下一層焊道焊接,每層焊道焊接時應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理,避免焊后殘余應(yīng)力集中,由此可見在制造環(huán)節(jié)中質(zhì)量控制環(huán)節(jié)不嚴(yán),焊道間未進(jìn)行清根處理及無損,從而產(chǎn)生了夾渣缺陷,導(dǎo)致了缺陷漏檢,讓產(chǎn)品進(jìn)入了使用環(huán)節(jié)。

        設(shè)備在運(yùn)行期間,在特定的環(huán)境下,H原子由外至內(nèi)進(jìn)入了焊縫內(nèi)部,加劇了應(yīng)力集中,加速了裂紋的擴(kuò)張速率。

        根據(jù)承壓設(shè)備損傷GB/T30579-2014第5.7條,從濕硫化氫破壞產(chǎn)生的機(jī)理、形態(tài)、受影響的材料、主要影響因素、易發(fā)生的裝置或設(shè)備,不難發(fā)現(xiàn)。在室溫到150℃范圍內(nèi),濕H2S環(huán)境中,介質(zhì)含硫濃度超標(biāo)情況下,屬于應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂。

        4 缺陷處理辦法

        為進(jìn)一步準(zhǔn)確地對容器安全狀況進(jìn)行確認(rèn)。應(yīng)對焊接該焊接接頭的焊工以及其他接頭進(jìn)行全面檢測確認(rèn);根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG 21-2016,第8.3.7(2)條,(檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)焊縫表面裂紋,認(rèn)為需要進(jìn)行焊縫埋藏缺陷檢測的部位)應(yīng)進(jìn)行埋藏缺陷檢測,宜采用NB/T47013中的射線檢測和超聲檢測,考慮檢測的高靈敏度,避免對角接接頭內(nèi)缺陷的漏檢,宜采用專業(yè)射線檢測設(shè)備對其進(jìn)行檢測。

        由于設(shè)備腐蝕嚴(yán)重減薄,焊接接頭還存在其他埋藏性缺陷,應(yīng)返廠對其進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)檢測、重大修理。

        5 結(jié)語

        對于高含硫的壓力容器,首先應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控介質(zhì)的含硫、含水相關(guān)指標(biāo)。加強(qiáng)設(shè)備的年度檢查,在定期檢驗(yàn)過程中,檢驗(yàn)檢測的比例應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大,以確保缺陷的及時檢出,采用多種無損檢測方式對缺陷進(jìn)行定性,增設(shè)聲發(fā)射檢測方法對缺陷進(jìn)行監(jiān)測,從而保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

        謝世波,覃雄.壓力容器失效分析[J].民營科技,2011,(1):16

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