邱艷　姚金難

摘要 ：液化石油氣儲(chǔ)罐是一種十分重要并且非常危險(xiǎn)的特種設(shè)備，必須要注意一些影響其安全的危險(xiǎn)因素，掌握儲(chǔ)罐的損傷模式，及損傷機(jī)理，對(duì)我們預(yù)防事故的發(fā)生提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞 ：液化石油氣儲(chǔ)罐 失效模式 H2S應(yīng)力腐蝕

液化石油氣作為一種高燃燒值的能源氣體，被廣泛的用于工業(yè)和生活，在給人們生活帶來(lái)便捷的同時(shí)也給人類的安全帶來(lái)了威脅。液化石油氣易燃，易爆，爆炸極限低，且爆炸極限濃度范圍寬，在使用中稍不注意就易引起事故。本文針對(duì)本地區(qū)內(nèi)多數(shù)液化石油氣站的現(xiàn)狀指出了幾個(gè)在使用、檢驗(yàn)中需要注意的影響安全的危險(xiǎn)性因素，并根據(jù)GB/T 30579-2014《承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別》[1]對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐的損傷模式和損傷機(jī)理進(jìn)行了分析，針對(duì)損傷模式提出了預(yù)防措施和檢驗(yàn)中需要著重注意的地方。

影響液化石油氣儲(chǔ)罐安全的危險(xiǎn)性因素

液化石油氣儲(chǔ)罐（本文中全部指臥式儲(chǔ)罐）的火災(zāi)和爆炸事故多是由泄漏造成的，必須采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚故鹿实陌l(fā)生，儲(chǔ)罐底部短管和第一道閥門連接的法蘭接口處是液化氣儲(chǔ)罐最關(guān)鍵部位，也是最薄弱環(huán)節(jié)，與罐體直通，中間沒有任何閥門控制，一旦出現(xiàn)問題可認(rèn)為儲(chǔ)罐本體出現(xiàn)裂縫，將造成液化石油氣大量泄漏，無(wú)法控制。因此短管與閥門連接處應(yīng)采用金屬纏繞墊片，以提高密封性。

目前一些液化石油氣站中，壓縮機(jī)之前沒有裝設(shè)氣液分離器，且氣相管絕大多數(shù)未加保溫設(shè)施而直接暴露在大氣中，當(dāng)壓縮機(jī)的功率比較大或者是天氣比較寒冷時(shí)，氣相管中被液化的液化石油氣將隨著氣流進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)常導(dǎo)致液化石油氣壓縮機(jī)自動(dòng)強(qiáng)制性停機(jī)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。

液化石油氣站的管道與管道支架接觸的位置易出現(xiàn)銹蝕，許多液化氣站的操作人員為了方便經(jīng)常會(huì)踩踏管道支架的部位，使得接觸部位易受磨損，而管道與管道支架之間并沒隔離層，而雨雪天氣引起的雨水積聚很容易使之產(chǎn)生銹蝕。在檢驗(yàn)時(shí)這個(gè)位置不易被發(fā)現(xiàn)，且不易測(cè)量腐蝕程度。因此在安裝時(shí)最好加設(shè)一層墊物使之分開，同時(shí)在日常維護(hù)與定期檢驗(yàn)時(shí)也要注意防止泄漏造成事故。

地上儲(chǔ)罐安全閥放散管管口按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定[2]應(yīng)該高出儲(chǔ)罐操作平臺(tái)2m以上，目的是為了氣體排放時(shí)防止操作人員受到傷害。有的站上放散管會(huì)加設(shè)90？彎頭，這樣安全閥起跳時(shí)氣體排放受阻，不能發(fā)揮全部的作用，且會(huì)產(chǎn)生反力有可能會(huì)對(duì)閥體內(nèi)部的零部件產(chǎn)生損害。根據(jù)較好的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)使管口垂直向上，但此時(shí)應(yīng)加設(shè)輕質(zhì)管帽，以防止雨水進(jìn)入腐蝕閥體，以及雜物的進(jìn)入堵塞閥體，使安全閥失效或損壞。

根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》液化石油氣臥式儲(chǔ)罐固定噴水冷卻裝置宜采用噴淋管，且出口的供水壓力不應(yīng)小于0.25MPa，多數(shù)液化氣站采用環(huán)形的管道上鉆孔開洞方式，最開始安裝時(shí)水的霧化效果及供水強(qiáng)度可以滿足要求，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用產(chǎn)生的腐蝕，使水霧的錐底圓的半徑和水霧強(qiáng)度都會(huì)受到影響，從而使罐體冷卻效果變差，尤其是在北方夏季晝夜溫差大，且有的使用單位為了追求利益的最大化并未按照液化石油氣儲(chǔ)罐最大設(shè)計(jì)允許充裝質(zhì)量的要求操作，就可能引起壓力過(guò)大發(fā)生事故。

液化石油氣儲(chǔ)罐的損傷模式以及應(yīng)對(duì)方法

H2S應(yīng)力腐蝕開裂產(chǎn)生機(jī)理及產(chǎn)生條件

對(duì)于承壓類特種設(shè)備來(lái)說(shuō)，裂紋是危害性最大的缺陷，而對(duì)于重大危險(xiǎn)源和重要特種設(shè)備的液化石油氣儲(chǔ)罐， H2S應(yīng)力腐蝕又是產(chǎn)生裂紋的主要原因，在新的GB/T30579《承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別》中，H2S應(yīng)力腐蝕開裂屬于環(huán)境開裂損傷模式中的一種，是指金屬表面硫化物腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的原子氫吸附，在高應(yīng)力區(qū)（焊縫和熱影響區(qū)）聚集造成的一種開裂。

反應(yīng)機(jī)理為：

H2S在水中發(fā)生水解反應(yīng)：H2S→H++HS→H++S2-

水解后與液化石油氣儲(chǔ)罐內(nèi)壁發(fā)生反應(yīng)：

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2+S+2e

Fe2++S2-→FeS

陰極反應(yīng)：2H++2e→2H→H2

硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生的必要條件有三個(gè)：敏感金屬，特定的介質(zhì)環(huán)境，處于拉應(yīng)力狀態(tài)下。

1. 敏感金屬。硫化物應(yīng)力腐蝕裂紋的敏感材料為碳鋼和低合金鋼，一般制造液化石油氣儲(chǔ)罐的材料多為Q345R，即屬于敏感材料。

2. 特定的介質(zhì)環(huán)境。首先，H2S在沒有水的時(shí)候?qū)τ趦?chǔ)罐的腐蝕是很輕微的，但有水存在的時(shí)候會(huì)與Fe反應(yīng)生成FeS與H2，從而產(chǎn)生硫化氫盈利腐蝕開裂，而液化石油氣里不可避免的有少量殘存的水。其次，在其它條件不變的情況下，硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂敏感性隨硫化氫濃度的增大而變大。第三，硫化物應(yīng)力腐蝕開裂通常發(fā)生在82℃以下，且工作溫度在20℃-60℃下硫化氫應(yīng)力腐蝕最敏感，而一般使用的液化石油氣儲(chǔ)罐大多數(shù)在此溫度，同時(shí)溫度的升高也會(huì)加速硫化氫腐蝕的速率。

3. 存在高的拉應(yīng)力區(qū)。在制造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，強(qiáng)力組裝造成的應(yīng)力集中，錯(cuò)邊量較大，或者在截面突變處，以及使用過(guò)程中產(chǎn)生的壓力等等。比如：丁字口焊縫處，儲(chǔ)罐筒體與封頭連接處。

預(yù)防液化石油氣儲(chǔ)罐產(chǎn)生裂紋的措施：

（1）在制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制儲(chǔ)罐用鋼板的S，P含量（S<0.020%、P<0.030%），做好儲(chǔ)罐的外觀檢測(cè)和幾何尺寸檢測(cè)等，如錯(cuò)變量與咬邊量等是否超標(biāo)。焊接時(shí)應(yīng)注意焊前預(yù)熱和焊后熱處理，以降低焊接接頭處的殘余應(yīng)力。硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂與硬度相關(guān)，應(yīng)控制焊縫和熱影響區(qū)的硬度不超過(guò)HB200。焊后熱處理可以有效地降低焊縫發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的可能性。

（2）使用單位應(yīng)做好日常的維護(hù)工作，經(jīng)常排放殘留在儲(chǔ)罐底部的硫化氫和水，液位計(jì)的排液管也應(yīng)排干凈，為避免溫度升高從而加速硫化氫應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，應(yīng)加設(shè)遮陽(yáng)棚以避免日光的強(qiáng)烈照射，選擇優(yōu)良的防腐涂料對(duì)罐體內(nèi)部做好防護(hù)層，避免硫化氫的腐蝕。

（3）按照設(shè)計(jì)的圖樣上的規(guī)定，嚴(yán)格控制硫化氫及氫的含量，同時(shí)結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，如層析法規(guī)定，硫化氫含量不大于10mg/m3[3]。

（4）在對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐進(jìn)行開罐檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)著重注意焊接熱影響區(qū)及熔合線附近，儲(chǔ)罐內(nèi)底部液相管、排污閥等與筒體連接的角焊縫位置，宏觀檢查時(shí)注意咬邊和錯(cuò)邊嚴(yán)重的位置，罐體底部短管與第一道閥門連接處的密封性，以及罐體內(nèi)表面機(jī)械損傷，電弧劃傷等部位。

依據(jù)液化氣儲(chǔ)罐失效模式，結(jié)合本地區(qū)液化氣站存在的一些問題，指出了在使用及檢驗(yàn)中應(yīng)該注意的地方，從而更有效地保證液化石油氣儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行，減少事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T30579-2014，承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別[S].

[2]GB 50028-2006，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB11174-2011，液化石油氣[S].