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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  
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 近年來,多次發現液化石油氣罐車內壁存在局部坑狀腐蝕現象,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:
  罐車設計壓力:1.77MPa;主體材質:16MnR
  封頭與筒體厚度:12mm;焊縫系數:1
  腐蝕裕量:1mm;充裝重量:5t
  制造出廠:1988年
  經檢查,發現罐車內封頭環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。
  罐內除局部腐蝕外,還發現大量氧化皮和均勻腐蝕,其腐蝕區域已超過直徑為200mm的面積。
  經檢查,該罐車出廠文件基本齊全,總圖上注明罐車組裝完畢后,內外表面涂600~800#有機硅高溫油漆。罐車定期檢驗也按規定進行。這次檢驗未發現異常情況,基本排除了主體材質劣化、氫腐蝕及應力腐蝕的問題。關于化學成分,金相分析和硬度測定結果如下:
  化學成份分析: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
  硬度測定:HB:142~145
  從這類腐蝕與罐體母材表面的冶金質量、制造加工表面粗糙度、罐內介質成份,以及罐車使用情況看其腐蝕類型我們認為是局部氧濃差電化學腐蝕。
  在充裝液化石油氣過程中,或多或少帶有H2S、H2O、溶解氧等雜質進入罐車里,成為電解質溶液。與此同時,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。縫內是陽極,在電位差推動下發生Fe→Fe2++2e的溶解反應,由于電池具有大陰極-小陽極的面積比,腐蝕電流較大。縫外是陰極,發生1/2O2+H2O+2e→2OH-反應。隨著腐蝕的進行和腐蝕產物在縫口形成,逐步發展為閉塞電池。此時縫內Fe2+便難以擴散、遷移出外,隨著Fe2+、Fe3+的積累,縫內造成正電荷過剩,促使縫外S2-遷移入內以保持電荷平衡。H2S的水解使縫內介質酸化,加速了陽極的溶解。陽極的加速溶解又引起更多的S2-遷入,如此反復進行,形成一個自催化過程,使縫內金屬Fe的溶解加速進行下去。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展,形成深坑。誘發應力腐蝕裂紋產生。另外大面積局部腐蝕會造成罐體承載面積減少,引起彈性失效。因此,必須認真對待。
  措施是:首先對局部腐蝕部位用手動砂輪機打磨,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。同時用超聲波測厚儀測量腐蝕部位壁厚。經測定腐蝕最嚴重部位為10.0mm。根據強度計算,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周期腐蝕裕量2倍)為9.0mm。罐體實測最小壁厚10.0mm,大于9.0mm,滿足強度計算要求。考慮到該罐車使用時間不太長,且腐蝕面積超過《檢規》要求規定的范圍。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力影響,控制罐車筒體變形,焊前預熱及焊后做熱處理,焊接采用罐體軸向方向為主,罐體環向為輔方案施焊。焊后經磁粉和硬度測定檢查,都符合有關規定要求。罐車水壓試驗合格后安全狀況等級定為3級。該罐車第二年開罐檢查,未發現新的局部坑狀腐蝕缺陷。

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