摘要：分析了低壓螺旋導(dǎo)軌式濕式儲氣罐腐蝕漏氣情況及其原因，論述了對濕式儲氣罐漏氣部位實施的帶氣冷補(bǔ)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：濕式儲氣罐；帶氣修補(bǔ)；冷補(bǔ)
Corrosion Cause of Water-sealed Gasholder and 0nline Cold Repair Technology
ZHOU Xiao-jun，WANG Tao
(Baiyin Natural Gas Co.，Ltd.，Baiyin 730900，China)
Abstract：Gas leakage situation and cause of 1ow-pressure spirally-guided water-sealed gasholder due to corrosion are analyzed，and the online cold repair technology performed on the gas leakage position of the water-sealed gasholder is described.
Key words：water-sealed gasholder；online repair；cold repair
??? 白銀市天然氣有限責(zé)任公司3×104m3螺旋導(dǎo)軌式濕式儲氣罐于1995年8月建成投產(chǎn)。由于儲氣罐長期處于腐蝕性環(huán)境中和頻繁升降產(chǎn)生交變應(yīng)力以及內(nèi)應(yīng)力的作用，儲氣罐壁板出現(xiàn)點、線等不規(guī)則的漏氣現(xiàn)象。截至2006年底，整個儲氣罐腐蝕穿孔和裂縫已超過30處，儲氣罐的安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅。
1 儲氣罐腐蝕情況及原因分析
??? ① 儲氣罐結(jié)構(gòu)
??? 我公司3×104m3儲氣罐為濕式多節(jié)鐘罩式結(jié)構(gòu)，由水槽、3個塔節(jié)和鐘罩等部分組成，節(jié)間靠水封密封，塔節(jié)和鐘罩壁厚為3mm，水槽壁板由6～16mm鋼板拼接而成，材質(zhì)為Q235-A鋼。罐內(nèi)骨架立柱角鋼、工字鋼和罐外骨架導(dǎo)軌全部與罐壁焊接，防腐層為氯磺化聚乙烯涂料，儲氣罐內(nèi)壁及底板涂6道，外壁及鋼結(jié)構(gòu)涂5道。
? ??② 運(yùn)行工況及腐蝕情況
? ??儲氣罐儲氣介質(zhì)為兩段爐水煤氣，運(yùn)行溫度為常溫，設(shè)計壓力為1200～2300Pa。煤氣中的主要腐蝕性氣體為H2S、CO2等。儲氣罐運(yùn)行11年未進(jìn)行大修，只在1998年對儲氣罐進(jìn)行了一次不停氣外防腐(據(jù)資料介紹，濕式儲氣罐使用壽命一般為30年左右，投產(chǎn)3～5年即需定期防腐1次)。儲氣罐高度調(diào)節(jié)每天在10～21m范圍內(nèi)升降，二塔經(jīng)常處于氣水交界位置。儲氣罐腐蝕集中在二塔14.0～15.2m處，以點蝕穿孔及應(yīng)力腐蝕裂紋為主。
??? 儲氣罐升起至14.5m處，3mm壁板與導(dǎo)軌加強(qiáng)鋼板的對接焊縫處有約500mm長的傾斜裂縫。儲氣罐升起至15.1m處，3mm壁板與下掛圈8mm鋼板搭接部分腐蝕最為嚴(yán)重，形成許多已腐蝕成鍋底狀的深坑和圓洞，由于腐蝕點太多，此處約50～100mm寬的壁板已不能再使用。由于儲氣罐二塔腐蝕嚴(yán)重，壁板減薄量不均勻，二塔圓周表面凹凸不平，變形較嚴(yán)重。當(dāng)儲氣罐升至17m左右時，二塔水封杯圈內(nèi)水深差較大，當(dāng)3個塔節(jié)均升起時，二塔水封杯圈內(nèi)水位西南較東北低100mm，塔體略向東北方向傾斜，水槽導(dǎo)輪與一塔導(dǎo)軌有西南方向拉得?? 過緊或東北方向擠得過死的現(xiàn)象。
? ??③ 腐蝕原因
? ??2006年1月5日，我們對儲氣罐的腐蝕情況進(jìn)行了技術(shù)鑒定。1995年進(jìn)行升降試驗時，儲氣罐掛起3個塔節(jié)升至21m處，實測運(yùn)行壓力為2227Pa。目前相同條件下，實際運(yùn)行壓力為2139Pa。經(jīng)計算，罐體鋼板減薄量達(dá)1.0mm左右，平均腐蝕速度為0.1mm/a左右。
?? ?a. 儲氣罐內(nèi)腐蝕。煤氣中含有H2S、CO2等氣體，它們與水發(fā)生反應(yīng)形成酸性溶液，對設(shè)備造成的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。腐蝕主要集中在搭接鋼板夾層縫隙處和雜物附著處，形成水膜，產(chǎn)生較強(qiáng)腐蝕。此類腐蝕為化學(xué)腐蝕，腐蝕原理為H2S、CO2在含有水的介質(zhì)中，逐步電離而具有酸性[1]。
? ??從儲氣罐升起至15.1m處3mm鋼板與下掛圈8mm壁板搭接部分腐蝕情況看，是典型的酸性氣體在焊縫處腐蝕不斷進(jìn)行而引起的點蝕穿孔。
? ??b. 儲氣罐制作焊接過程中的起弧、收弧等處，焊縫中夾渣、氣泡等缺陷都很容易成為點腐蝕源，特別是壁板3mm厚的鋼板與導(dǎo)軌加強(qiáng)鋼板的搭接焊縫處，由于金屬咬邊，熱應(yīng)力變形系數(shù)不一，焊縫外積水，腐蝕特別嚴(yán)重。由于焊縫部位為殘余應(yīng)力的集中區(qū)，防腐層起不到應(yīng)有的作用，腐蝕介質(zhì)直接與金屬表面接觸，因此焊縫處腐蝕最嚴(yán)重。此類腐蝕為應(yīng)力腐蝕，腐蝕原理為當(dāng)腐蝕發(fā)生在應(yīng)力集中區(qū)域時，儲氣罐升降自身產(chǎn)生交變應(yīng)力集中在易破壞區(qū)，在各種荷載作用下稍微產(chǎn)生振動或扭曲，腐蝕點就會開裂，嚴(yán)重時將擴(kuò)展成裂紋[2]。從儲氣罐升起至14.5m處產(chǎn)生的裂紋看，裂紋的方向都是傾斜的，同理論分析相吻合。應(yīng)力腐蝕嚴(yán)重部位見圖1。
2 帶氣冷補(bǔ)技術(shù)
? ??1999年，我們采用焊接補(bǔ)漏技術(shù)對3×104m3儲氣罐腐蝕泄漏部位成功地進(jìn)行了不停氣修補(bǔ)。2006年1月8日，我公司再次采用“打補(bǔ)丁”的焊接補(bǔ)漏方法對漏氣處進(jìn)行動火焊接，由于焊板周邊的儲氣罐壁板被腐蝕得只剩0.5mm厚，最終焊接補(bǔ)漏方案未取得成功。后經(jīng)多方咨詢，我們選用貝爾左納(Belzona)泥狀修復(fù)材料對儲氣罐腐蝕泄漏進(jìn)行冷補(bǔ)修復(fù)(冷補(bǔ)是在不動火的情況下進(jìn)行補(bǔ)漏的方法)。
??? ① 貝爾左納泥狀修復(fù)材料
??? Belzona1211泥狀修復(fù)材料是一種雙組分(基料和固化劑)、可機(jī)加工泥狀材料，由硅鋼合金與高分子活性重聚合物及低聚合物混合而成(相關(guān)參數(shù)見表1、2)。該材料專門為金屬的修復(fù)而設(shè)計，具有高效的抗腐蝕和抗磨蝕性能。Belzona2311是一種流體狀橡膠材料(相關(guān)參數(shù)見表3、4)，固化后形成堅實而柔軟的橡膠材料，和金屬具有高效的粘接性和防腐蝕性，防止金屬因熱脹冷縮發(fā)生腐蝕開裂泄漏。其優(yōu)勢是材料的外體橡膠保護(hù)層大大延長因熱脹冷縮引起的腐蝕開裂時問，延長設(shè)備的使用年限。
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