摘 要:某油田终端处理厂轻烃区脱乙烷塔塔体钢板存在开裂现象,为了查找钢板的开裂原因, 采用理化检验、有限元等方法对其进行分析。结果表明:塔体钢板材料化学成分中的铬元素含量低 于标准值,其耐蚀性降低;冷弯处理使钢板组织重新发生马氏体转变,材料的硬度增加,材料表层受 到弯曲拉应力,内部的低温介质增加了材料开裂的风险;塔体外表面存在多种加载应力,以及由硫 化物、氯离子造成的腐蚀缺陷,其使塔体钢板发生应力腐蚀开裂。
关键词:脱乙烷塔;奥氏体不锈钢;应力腐蚀;开裂
中图分类号:TG142.71 文献标志码:B 文章编号:1001-4012(2022)04-0043-06
某 油 田 终 端 处 理 厂 轻 烃 区 脱 乙 烷 塔 塔 体 高 28.6m,下 段 直 径 为 1 500 mm,上 段 直 径 为 1000mm,塔 体 厚 度 为 14 mm,设 计 压 力 为 2.0MPa,设计温度为-65 ℃或10 ℃,塔体钢板材 料为06Cr19Ni10钢,该塔为露天设计,一直暴露于 海洋大 气 环 境 中。塔 的 运 行 压 力 为 16.5×10 5 ~ 17.0×10 5 Pa;塔顶出气口温度为-20~-12 ℃,气 体组分为乙烷(大于95%);回流温度为-20 ℃,下 段进料口温度为-35~-20 ℃。
根据建造 资 料,塔 体 钢 板 在 焊 接 之 前 经 过 冷 弯加工 处 理,建 造 完 成 后,设 备 经 过 射 线 检 测 合 格,且 对 外 表 面 进 行 涂 装 与 用 保 温 材 料 覆 盖。 2014年,对塔体进行检查,拆除保温材料后,发现 保温棉发黄,塔体外壁潮湿,部分保温层部位存在 雨水积聚。对 塔 体 外 壁 涂 层 进 行 观 察,发 现 某 些 部位涂层 剥 落,且 存 在 明 显 的 腐 蚀 迹 象。进 一 步 对脱乙烷塔 塔 体 钢 板 外 表 面 进 行 渗 透 检 测,发 现 多处存在裂纹,且与多处腐蚀位置相吻合,经过统 计,裂纹出现在下段直径为1500mm 的 塔 体 上, 多数集中在 下 封 头 往 上 的 第 三 个 筒 节 上,第 四 筒 节上仅有少量裂纹。
经进一步检查,塔体内壁未发现明显裂纹,塔体 裂纹均位于外壁,并沿轴向开裂,母材与焊缝位置均 有裂纹萌生,其中母材位置的裂纹较多,裂纹最长约 800mm,裂纹深度达到10mm。
为了查找钢板的开裂原因,采用理化检验、有限 元等方法对其进行分析。
1 理化检验
1.1 宏观和微观分析
选取第五筒节试样上的裂纹进行宏观观察,其 宏观形貌如图1所示,图中圆圈标注位置有多条浅 裂纹。采用ZeissEVO18型扫描电镜对浅裂纹的微观形貌进行观察,其微观形貌如图2所示,由图2 可知,浅 裂 纹 为 典 型 的 树 枝 状 形 貌,且 呈 间 断 式 连接。
