(中亚能源有限责任公司，吉尔吉斯斯坦 比什凯克 720001)

某公司催化裂化装置包括反应、再生、分馏、吸收稳定、能量回收机组、余热锅炉、产品精制、酸性水汽提及火炬系统等。装置设计的原料硫质量分数不大于0.5%。反应系统产生的油气进入分馏系统，分馏塔中部出柴油，底部出油浆，塔顶出汽油和富气，富气进入气压机压缩进入吸收稳定系统分离为稳定汽油、液化石油气(LPG)和干气。高温烟气通过烟机后进入低温余热锅炉，尾气排放大气。

气压机出口富气冷却至40 ℃，进入气压机出口油气分离器进行气液分离。分离后的气体进入吸收塔，用粗汽油和稳定汽油来吸收，经吸收后的贫气至再吸收塔，用轻柴油作吸收剂进一步吸收后，干气输送至产品精制装置脱硫。凝缩油抽出后送至解吸塔，脱乙烷汽油由塔底抽出，送至稳定塔进行分离，液化石油气从塔顶馏出，经冷却器冷却后一部分用作稳定塔回流，剩余部分送至产品精制装置。稳定汽油自稳定塔底抽出，经一系列换热、冷却至40 ℃后，一部分用作补充吸收剂，另一部分作为产品外送至产品精制装置。

1 问题描述

2019年压力容器年检过程中，发现稳定塔顶液化石油气罐存在多处鼓包、分层及器壁腐蚀等问题，给安全生产带来极大隐患，必须采取有效措施解决上述问题。基本情况及操作参数见表1。

稳定塔液化石油气罐(V2303)内鼓包共计6处，均位于东部第一块板底部，5处鼓包位于罐底中心线以南45 cm,1处位于罐底中心线以北。鼓包直径在8～15 mm，鼓包最高8 mm，鼓包处壁厚在6.5～8.5 mm。稳定塔液化石油气罐底部接管存在内壁腐蚀及外部保温层下腐蚀，设计壁厚 5.5 mm，实测最小壁厚3.3 mm；法兰下接管存在保温层下腐蚀，管材壁厚6.3 mm，弯头处实测最小壁厚4.77 mm；稳定塔液化气罐底部封头初始壁厚10 mm，实测最小壁厚8.02 mm， 稳定塔液化石油气罐(V2303)内壁腐蚀较严重。

表1 液化石油气罐基本情况及操作参数

2 原因分析

为查明原因，对鼓包的产生机理和形成过程进行了分析，分析认为：鼓包是由于空腔内的气体膨胀，压力增大引起的。引起鼓包的气体可以是氢气也可能是甲烷气体。将气袋中的气体分析后确认钢板空腔内的气体为氢气而不是甲烷。因此，目前液化石油气储罐出现的鼓包属于氢鼓包而不是甲烷鼓包。由于是氢气引起的鼓包，在氢鼓包部位必有氢损伤现象。工艺操作参数见表2。

表2 液化石油气罐工艺参数

通过工艺参数分析可知：湿H2S环境下的腐蚀损伤包括硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、氢鼓包、氢致开裂和应力导向氢致开裂，它们都与钢中氢的吸收和渗透有关。影响钢中氢渗透的关键变量是pH值和使用环境的化学组成。典型情况下，在中性溶液中，氢在钢中渗透量最小，pH值较低或较高时，其渗透量均增加。低pH值时腐蚀是由H2S引起的，高pH值时腐蚀是由硫氢化铵浓度增大引起的(H2S腐蚀环境下氨含量较高)。另外随着H2S分压的升高和碱性环境中氰化物的存在，氢渗透量增加。随着H2S分压的升高，SSCC的敏感性增大。根据对石油和天然气生产环境的调查，当气体H2S分压不小于 0.000 3 MPa绝压时，只要有游离水存在，就可引起敏感钢材发生SSCC。由于金属内部氢压力过高而导致的表层下的平面空洞结构称为氢鼓包。 低强度金属中，临近表面的鼓包生长通常导致表面鼓凸。钢的氢鼓包包括硫化氢腐蚀过程中在金属表面生成氢原子的吸收和扩散。钢中氢鼓包的发展是由于不断聚集的原子氢在金属内部某些部位结合生成分子氢并不断集聚的结果。氢分子因为太大而不能在钢中扩散。形成氢鼓包的典型部位是钢中大的非金属夹杂物、分(夹)层及其他不连续结构处，不同于高温氢腐蚀引起的白点和开裂。

由此可知，该罐的分层、鼓包及腐蚀是罐内湿H2S环境导致，低温硫腐蚀由于H2S以及其他硫化物引起的腐蚀，温度在120 ℃以下。低温下H2S在没有液态水时(气相状态)对设备腐蚀很轻，或基本无腐蚀，但在气相液相的相变部位出现凝结水之后则形成H2S-H2O型腐蚀，主要发生在分馏塔顶冷凝、回流低温管道以及吸收稳定塔顶管道，如催化燃料气分液罐底部放空线、吸收解吸塔底连通线焊缝等。另外，含硫污水中的氨盐NH4HS和NH4Cl会引起金属材料垢下腐蚀。

3 解决措施

减缓或遏制腐蚀的方法主要有两点：第一加强催化原料调和管理，防止原料硫含量超标或大幅波动；第二借鉴国内防腐蚀的成功经验对分馏塔顶、凝缩油罐及液化石油气回流罐的强制水洗进行改造采用水洗喷嘴进料，加强水洗水雾化、混合效果，且水洗量提高至处理量的15%以上，以此来水洗液化石油气中硫化物，同时也能稀释酸性水pH值，降低酸性水对设备的腐蚀，生产期间加强酸性水各项指标的监控，及时调整水洗量。

根据压力容器年检单位提供的探伤检测和磁粉探伤结果显示，该罐不存在鼓包裂纹或腐蚀开裂现象，根据《固定式压力容器安全技术监察规程》，确认分层不影响压力容器安全使用的，可以定为3级，否则定为4级或5级。对于小面积分层，由于对筒体整体应力情况影响不大，可以定为4级，监测分层扩展情况及桶体表面情况；对于大面积分层，考虑到分层面积过大并与鼓包同时存在，材料力学性能降低，同时分层测厚值在6～9 mm，小于容器筒体计算壁厚11.12 mm，故建议采取补救措施。具体补救修复方案如下：

(1)消氢处理。在鼓包相应的容器外壁部位钻排气孔，直径6 mm，深度同外侧测量壁厚，排掉鼓包里的气体，疏放压力。在容器其他部位修复结束，压力试验前，用电焊将排气孔堵焊。将容器整体加热至300～350 ℃，保温时间为8～12 h进行消氢。温度必须严格控制，温度过高虽有利于消氢，但影响容器的强度；温度过低，则不利于消氢。

(2)筒体更换。对第一筒节分层部位采取挖补方案进行修复。材料选用与原设计相同的Q245R钢板，厚度为16 mm。焊接完成后，按原设计要求，对焊缝进行无损检测，对射线100%射线探伤，2-Ⅱ 级合格，角焊缝进行100%磁粉或渗透检测[1]。 以上所有工作结束后，按要求进行水压试验[2]。

4 结 语

压力容器的腐蚀问题是制约装置长周期运行的关键因素，按期开展年度检验工作，对上次检验时保留未处理的缺陷或壁厚减薄部位进行复查，必要时进行更换。对含有湿H2S腐蚀的部位加强质量巡检，制定并实施定点测厚方案。检验时应对湿H2S环境下的碳钢设备、管道的焊缝进行焊缝硬度、无损检测抽查，若其硬度不符合要求，应重新进行热处理。对于高空管道以及难以满足检验条件的管道，建议采用超声导波检测进行在线监测和隐患排查。目前的腐蚀监测方法主要偏重于均匀腐蚀的监测，而造成腐蚀失效或者腐蚀泄漏的主要腐蚀形式往往是局部腐蚀，因此仍需引进新型腐蚀监测技术，提高监测局部腐蚀(点蚀、应力腐蚀等)的水平。