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在用液化石油氣罐車腐蝕問題的處理

作者:王小剛  
評(píng)論: 更新日期:2011年03月09日

 近年來,多次發(fā)現(xiàn)液化石油氣罐車內(nèi)壁存在局部坑狀腐蝕現(xiàn)象,最典型的是某單位一輛液化石油氣汽車罐車。罐車基本情況如下:
  罐車設(shè)計(jì)壓力:1.77MPa;主體材質(zhì):16MnR
  封頭與筒體厚度:12mm;焊縫系數(shù):1
  腐蝕裕量:1mm;充裝重量:5t
  制造出廠:1988年
  經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)罐車內(nèi)封頭環(huán)縫附近母材存在局部坑狀腐蝕。腐蝕面積為:340mm×250mm,最大坑為15mm×10mm,腐蝕深度平均為1.7mm,最深約2mm。
  罐內(nèi)除局部腐蝕外,還發(fā)現(xiàn)大量氧化皮和均勻腐蝕,其腐蝕區(qū)域已超過直徑為200mm的面積。
  經(jīng)檢查,該罐車出廠文件基本齊全,總圖上注明罐車組裝完畢后,內(nèi)外表面涂600~800#有機(jī)硅高溫油漆。罐車定期檢驗(yàn)也按規(guī)定進(jìn)行。這次檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常情況,基本排除了主體材質(zhì)劣化、氫腐蝕及應(yīng)力腐蝕的問題。關(guān)于化學(xué)成分,金相分析和硬度測(cè)定結(jié)果如下:
  化學(xué)成份分析:C:0.21%、Si:0.43%、Mn:1.40%、P:0.022%、S:0.03%。
  金相分析:鐵素體+珠光體
  硬度測(cè)定:HB:142~145
  從這類腐蝕與罐體母材表面的冶金質(zhì)量、制造加工表面粗糙度、罐內(nèi)介質(zhì)成份,以及罐車使用情況看其腐蝕類型我們認(rèn)為是局部氧濃差電化學(xué)腐蝕。
  在充裝液化石油氣過程中,或多或少帶有H2S、H2O、溶解氧等雜質(zhì)進(jìn)入罐車?yán)?,成為電解質(zhì)溶液。與此同時(shí),由于該罐車母材表面存在大量氧化皮,在涂油漆過程中造成有機(jī)油漆與母材表面有的部位粘合不好,且罐車底部浸泡在溶液中。在腐蝕部位的地方罐車母材表面形成縫隙??p內(nèi)是陽極,在電位差推動(dòng)下發(fā)生Fe→Fe2++2e的溶解反應(yīng),由于電池具有大陰極-小陽極的面積比,腐蝕電流較大??p外是陰極,發(fā)生1/2O2+H2O+2e→2OH-反應(yīng)。隨著腐蝕的進(jìn)行和腐蝕產(chǎn)物在縫口形成,逐步發(fā)展為閉塞電池。此時(shí)縫內(nèi)Fe2+便難以擴(kuò)散、遷移出外,隨著Fe2+、Fe3+的積累,縫內(nèi)造成正電荷過剩,促使縫外S2-遷移入內(nèi)以保持電荷平衡。H2S的水解使縫內(nèi)介質(zhì)酸化,加速了陽極的溶解。陽極的加速溶解又引起更多的S2-遷入,如此反復(fù)進(jìn)行,形成一個(gè)自催化過程,使縫內(nèi)金屬Fe的溶解加速進(jìn)行下去。也就形成腐蝕坑狀外觀。
  這類腐蝕如果不處理,有可能腐蝕向板厚方向發(fā)展,形成深坑。誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生。另外大面積局部腐蝕會(huì)造成罐體承載面積減少,引起彈性失效。因此,必須認(rèn)真對(duì)待。
  措施是:首先對(duì)局部腐蝕部位用手動(dòng)砂輪機(jī)打磨,使坑與周圍母材圓滑過渡,然后作表面磁粉探傷,檢查有無裂紋存在。同時(shí)用超聲波測(cè)厚儀測(cè)量腐蝕部位壁厚。經(jīng)測(cè)定腐蝕最嚴(yán)重部位為10.0mm。根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算,該罐車允許最小壁厚為8.74mm,剩余壁厚(包括減去下一次檢驗(yàn)周期腐蝕裕量2倍)為9.0mm。罐體實(shí)測(cè)最小壁厚10.0mm,大于9.0mm,滿足強(qiáng)度計(jì)算要求??紤]到該罐車使用時(shí)間不太長(zhǎng),且腐蝕面積超過《檢規(guī)》要求規(guī)定的范圍。因此采取局部腐蝕部位堆焊處理。在修理過程中為減少焊接殘余應(yīng)力影響,控制罐車筒體變形,焊前預(yù)熱及焊后做熱處理,焊接采用罐體軸向方向?yàn)橹?,罐體環(huán)向?yàn)檩o方案施焊。焊后經(jīng)磁粉和硬度測(cè)定檢查,都符合有關(guān)規(guī)定要求。罐車水壓試驗(yàn)合格后安全狀況等級(jí)定為3級(jí)。該罐車第二年開罐檢查,未發(fā)現(xiàn)新的局部坑狀腐蝕缺陷。

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