馬建生 郭本強(qiáng) 徐寧

摘要：大連石化公司140萬(wàn)噸/年重油催化裂化裝置煙氣脫硫及液化氣精制脫硫所用堿液輸送管線(xiàn)近年多發(fā)泄漏，導(dǎo)致日常生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)受到影響，現(xiàn)場(chǎng)高風(fēng)險(xiǎn)搶修作業(yè)頻次較高。本文通過(guò)對(duì)堿液管線(xiàn)泄漏情況進(jìn)行總結(jié)分析，對(duì)因工藝操作條件、介質(zhì)特征及施工質(zhì)量影響等可能導(dǎo)致管線(xiàn)泄漏的方面進(jìn)行探討，并針對(duì)性的從工藝及設(shè)備兩個(gè)方向提出了對(duì)應(yīng)的治理手段。

關(guān)鍵詞：堿液線(xiàn)泄漏;堿脆;治理

0 前言

大連石化公司140萬(wàn)噸/年重油催化裂化裝置新鮮堿液線(xiàn)為2014年建設(shè)投用，其中部分利舊原汽油線(xiàn)，部分為新設(shè)管線(xiàn)。主要用于液化氣、干氣脫硫精制及煙氣脫硫補(bǔ)充堿液，對(duì)裝置產(chǎn)品質(zhì)量及環(huán)境治理有著重要影響。近年運(yùn)行中，該管線(xiàn)頻發(fā)泄漏，導(dǎo)致大量日常高風(fēng)險(xiǎn)搶修作業(yè)，一方面日常維修成本居高不下且安全風(fēng)險(xiǎn)較高，一方面生產(chǎn)運(yùn)行常因泄漏被迫調(diào)整，對(duì)生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，分析該管系泄漏原因并制定實(shí)施相應(yīng)治理措施對(duì)整個(gè)產(chǎn)品精制和裝置外排煙氣環(huán)保治理系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和降低日常搶修作業(yè)頻次及風(fēng)險(xiǎn)意義重大。

1 堿液線(xiàn)運(yùn)行情況

140萬(wàn)噸催化裝置新鮮堿液線(xiàn)為2014年新建煙氣脫硫配套公用工程部分內(nèi)容，自四催化到三催化管廊部分利舊原汽油線(xiàn)，管廊至新鮮堿罐段（合計(jì)共60米，20# DN80）由工程公司施工完成，雙線(xiàn)伴熱。2016年改為直輸送堿至煙氣脫硫。該管線(xiàn)日常輸堿用量0.8t/h，核算流速約0.04m/s。在伴熱投用時(shí)伴熱溫度約75-85℃，壓力0.3MPa，輸堿濃度20%-25%。

2 管線(xiàn)泄漏原因分析

通過(guò)對(duì)泄漏位置觀察，泄漏處均為焊縫區(qū)域細(xì)微裂紋型式，且對(duì)漏點(diǎn)部位補(bǔ)焊時(shí)出現(xiàn)新的裂紋，判斷為堿脆導(dǎo)致管線(xiàn)焊縫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。泄漏情況見(jiàn)圖1.

2.1 發(fā)生堿脆的條件分析

根據(jù)相應(yīng)研究和其他同類(lèi)問(wèn)題分析經(jīng)驗(yàn)，發(fā)生堿脆需具備三要素：即環(huán)境因素、材料因素和應(yīng)力因素?！吨袊?guó)石油大連石化公司防止九種特殊腐蝕類(lèi)型技術(shù)規(guī)范 QJ/DSH 7306—2011》中關(guān)于防止堿腐蝕和堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的相應(yīng)資料顯示：

1） 碳鋼在金屬溫度小于 46℃時(shí)不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂，在 46-82℃范圍之間，開(kāi)裂敏感性是堿液濃度的一個(gè)函數(shù)。

2） 不銹鋼在金屬溫度小于 79℃時(shí)不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂，在 79-110℃范圍之間，開(kāi)裂敏感性是堿液濃度的一個(gè)函數(shù)。

2.2 堿液線(xiàn)材質(zhì)為堿脆敏感材質(zhì)

就材質(zhì)而言，研究表明含碳量低于0.2%的碳鋼材料容易發(fā)生堿脆，我們使用的20#鋼及對(duì)應(yīng)常用焊材，含碳量范圍為0.16～0.2%，屬于堿脆敏感材質(zhì)。

2.3 焊接應(yīng)力的存在是導(dǎo)致堿脆發(fā)生的重要因素

應(yīng)力方面，焊接后存在一定的殘余應(yīng)力，且由于設(shè)計(jì)時(shí)未考慮堿脆因素，未對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，焊接殘余應(yīng)力較大。在使用過(guò)程中設(shè)計(jì)的雙伴熱系統(tǒng)最高可將堿液加熱至90℃，管線(xiàn)熱應(yīng)力導(dǎo)致管線(xiàn)焊縫位置受到的拉伸應(yīng)力較大。

2.4 工藝使用控制溫度使堿液線(xiàn)處于堿脆易發(fā)溫度區(qū)間

為避免堿液低溫結(jié)晶，設(shè)計(jì)單位為該管線(xiàn)設(shè)計(jì)了雙伴熱輔助加熱，導(dǎo)致運(yùn)行期間堿液溫度始終處于50-90℃的堿脆高敏感溫度區(qū)間。

3 結(jié)論與建議

綜合以上分析，堿液線(xiàn)泄漏的主要原因?yàn)樵O(shè)計(jì)方及車(chē)間對(duì)堿脆機(jī)理認(rèn)識(shí)不清，導(dǎo)致該管線(xiàn)自設(shè)計(jì)到使用過(guò)程中，都存在誘發(fā)堿脆的隱患未被消除。堿液線(xiàn)材質(zhì)選用、使用環(huán)境溫度及設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量管控方面均與堿脆發(fā)生條件相吻合，導(dǎo)致運(yùn)行期間堿液線(xiàn)頻發(fā)泄漏。因此，針對(duì)以上原因，提出如下幾點(diǎn)解決措施：

（1）徹底停用伴熱系統(tǒng)：

根據(jù)NaOH溶液使用溫度要求及結(jié)晶溫度梯度，停用伴熱后堿液溫度保持在常溫狀態(tài)，20-25%濃度情況下結(jié)晶溫度在-18～-25℃，完全滿(mǎn)足大連氣溫條件。這樣既能保證堿液供應(yīng)，又能降低管線(xiàn)拉伸應(yīng)力，同時(shí)使管線(xiàn)使用環(huán)境脫離堿脆發(fā)生的溫度區(qū)間。相應(yīng)參考數(shù)據(jù)及資料見(jiàn)圖2。

（2）對(duì)于運(yùn)行期間的泄漏點(diǎn)處理，直接施焊效果不佳，易產(chǎn)生新的擴(kuò)散裂紋。因裂紋細(xì)微，多為結(jié)晶滲漏形式出現(xiàn)。處理時(shí)建議考慮高強(qiáng)度補(bǔ)漏膠加碳纖維纏縛補(bǔ)強(qiáng)形式，治理效果較好。若需焊接補(bǔ)強(qiáng)，建議貼板制作卡具，遠(yuǎn)離原先焊縫部位施焊，避免滋生新的應(yīng)力裂紋，并應(yīng)對(duì)焊接區(qū)域管壁預(yù)先測(cè)后確認(rèn)。

（3）新建堿液管線(xiàn)應(yīng)充分考慮堿脆影響，從設(shè)計(jì)源頭消除堿脆隱患，設(shè)備選材建議優(yōu)先選用常規(guī)使用情況下更耐堿脆的不銹鋼材質(zhì)，溫度控制上盡可能避免使用溫度進(jìn)入堿脆敏感區(qū)間，施工要求里注明必須對(duì)焊縫部位消應(yīng)力處置，日常工藝吹掃處置等建議使用氮?dú)獯祾哌M(jìn)而避免蒸汽凝水時(shí)產(chǎn)生新的堿脆條件等，多方面綜合考慮，從而避免發(fā)生堿脆的條件出現(xiàn)。

總之，解決堿液線(xiàn)泄漏是一項(xiàng)需要從設(shè)計(jì)源頭出發(fā)，解決好設(shè)備選材、使用溫度控制、施工消應(yīng)力管理及日常吹掃處置等多方面問(wèn)題的系統(tǒng)工程，需要設(shè)計(jì)單位、使用單位、施工單位共同努力，才能最終解決堿液線(xiàn)管系泄漏的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

1.《防止九種特殊腐蝕類(lèi)型技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范 QJ/DSH 7306—2011》 中國(guó)石油大連石化公司 2011年

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