常减压装置蒸馏塔顶油气管线焊缝裂纹失效分析
2013-05-09 14:05:58
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中国石化集团某炼油厂常减压装置蒸馏塔顶油气管线，在改炼高硫原油后，频繁发生开裂泄漏事故，严重威胁到安全生产。该油管主体为20钢管焊接而成，泄漏区位于常减压蒸馏塔塔顶馏分油气的输出油管路，泄漏点主要为焊缝和热影响区，如图1和图2所示，管线大部分焊缝和热影响区均有泄漏点，少数也发生在非焊缝区域。磁粉检测发现泄漏处失效模式主要为裂纹。送检的油气管内部介质为常减压蒸馏后得到的含杂质的汽油，实际是典型的蒸馏塔塔顶馏分油，由于原料油是高硫原油，该失效管线内的主要杂质为含量较高的硫化物和氯离子，含水约1 wt %，工作温度为50℃。
图1 泄漏部位观察 （a）热影像区，（b）焊缝
图2 裂纹的位置及与夹杂物的关系
调查分析结果表明：裂纹形态符合应力腐蚀特征，该裂纹主要沿焊缝的熔合线扩展。焊缝内的残余应力是引起应力腐蚀的关键原因，同时焊缝内的夹杂物和气孔对裂纹发生起一定的促进作用。管内介质中的硫化物能够引起焊缝区的严重的局部腐蚀，当该局部腐蚀量足够时，会导致焊缝熔合线的残余拉应力区暴露在腐蚀介质中，进而由管内介质中的硫化物引起应力腐蚀裂纹。负二价硫是发生应力腐蚀的主要原因之一。结合现场工况可以初步判断，应力腐蚀的原因可能是输送介质内的H2S含量偏高，同时pH调节不当而导致的。但pH的大小对失效的管线（低碳钢）的应力腐蚀敏感性的影响（即什么pH是引发应力腐蚀的临界条件）、以及有效的抑制方法，目前不是特别清楚，可能需要借助一定的试验研究来获得更具体的数据和有效的抑制方法。
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