從液化石油氣安全閥彈簧斷裂談壓力容器應(yīng)力腐蝕

       本文對(duì)鐵路罐車(chē)的安全閥彈簧的在運(yùn)行過(guò)程中，由于液化石油氣中介質(zhì)中的濕H2S環(huán)境下發(fā)生應(yīng)力腐蝕，造成該彈簧斷裂，并進(jìn)行原因分析，同時(shí)介紹石油化工壓力容器常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕的現(xiàn)象。本文由上海五岳泵閥制造有限公司轉(zhuǎn)載分享，上海五岳為專(zhuān)業(yè)的安全閥廠家，主要生產(chǎn)各類(lèi)彈簧式安全閥，先導(dǎo)式安全閥，并終身為使用單位提供相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)支持。


　　關(guān)鍵詞：鐵路罐車(chē) 安全閥彈簧 斷裂 應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象 分析
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TG172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0095-01
　　2010年7月，在對(duì)某鐵路罐車(chē)檢修單位進(jìn)行檢修質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)抽查監(jiān)督時(shí)，發(fā)現(xiàn)該單位安全閥檢修工作臺(tái)上有一盤(pán)斷裂的安全閥彈簧。因鐵路管理部門(mén)對(duì)危化品鐵路罐車(chē)的安全管理日益重視，許多鐵路局罐車(chē)安全監(jiān)督部門(mén)均要求鐵路罐車(chē)上的安全閥彈簧每年更換，安全閥彈簧斷裂現(xiàn)象已非常少見(jiàn)，故對(duì)此盤(pán)斷裂的安全閥彈簧來(lái)歷進(jìn)行了詳細(xì)詢問(wèn)。
　　經(jīng)詢問(wèn)，該盤(pán)安全閥彈簧為才進(jìn)廠檢修的一輛液化石油氣鐵路罐車(chē)上拆下，在從安全閥上取下該彈簧時(shí)就發(fā)現(xiàn)其已經(jīng)斷裂。同時(shí)詢問(wèn)該鐵路罐車(chē)的押車(chē)人員，使用該盤(pán)彈簧的安全閥在運(yùn)行過(guò)程中未出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。
　　1 斷裂原因分析
　　經(jīng)觀察，該盤(pán)彈簧的斷裂面與彈簧軸線大約成45°角，具有一定金屬光澤，但色澤發(fā)黑，說(shuō)明存在腐蝕情況。由于該盤(pán)彈簧使用在運(yùn)輸液化石油氣的鐵路罐車(chē)上，故判斷為濕H2S環(huán)境下應(yīng)力腐蝕造成該彈簧斷裂。
　　2 幾個(gè)現(xiàn)象分析
　　2.1 使用該彈簧的安全閥未泄露
　　由于斷口無(wú)金屬相互位移磨合面，判斷因該斷口沒(méi)有發(fā)生相對(duì)位移，彈簧仍能通過(guò)斷口將壓縮力傳遞到密封面上，故此該安全閥未發(fā)生泄露事故。
　　2.2 同一鐵路罐車(chē)的另一安全閥彈簧未發(fā)生斷裂
　　判斷該盤(pán)彈簧在制造過(guò)程中可能有一定質(zhì)量問(wèn)題，如在斷裂部位有機(jī)械損傷或微裂紋，在彈簧壓緊后，因局部損傷在該處造成應(yīng)力集中，故在特定條件下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，直至斷裂。而另一彈簧無(wú)此缺陷，故未發(fā)生應(yīng)力腐蝕。
　　由此，我們對(duì)壓力容器應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行一下討論。
　　應(yīng)力腐蝕是金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生的現(xiàn)象，其產(chǎn)生必須要有三個(gè)要素。
　　（1）敏感的金屬。金屬的成分、組織和處理狀態(tài)決定了應(yīng)力腐蝕敏感性。
　?。?）特定的介質(zhì)環(huán)境。對(duì)于一定的金屬來(lái)說(shuō)，只有在特定的介質(zhì)環(huán)境中才發(fā)生應(yīng)力腐蝕。
　　（3）處于應(yīng)力狀態(tài)下。必須有應(yīng)力，尤其是拉應(yīng)力分量的存在，但應(yīng)力并不一定很大。
　　由以上三要素得知，防止應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，就在于降低金屬敏感性、消除或降低引起應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)濃度、降低設(shè)備承受的各種附加應(yīng)力。其中，比較易于實(shí)施且有效的措施就是消除或減小設(shè)備焊接殘余應(yīng)力和其它附加應(yīng)力。前述安全閥彈簧一只發(fā)生斷裂而另一只未發(fā)生，原因就是是否滿足應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的三要素從而發(fā)生應(yīng)力腐蝕。
　　石油化工壓力容器常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕有如下幾種。
　?。?）在濕H2S環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕，如液化石油氣貯罐因介質(zhì)H2S含量過(guò)高引起的應(yīng)力腐蝕。
　?。?）在堿溶液中的應(yīng)力腐蝕，如氧化鋁工業(yè)設(shè)備使用高濃度苛性鈉溶液引起的應(yīng)力腐蝕。
　?。?）在液體氨中的應(yīng)力腐蝕，如貯氨容器因受空氣污染而引起的應(yīng)力腐蝕。
　?。?）在CO-CO2-H2O環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕，如合成氨系統(tǒng)等發(fā)生的應(yīng)力腐蝕。
　　（5）氯化物溶液中的應(yīng)力腐蝕，如奧氏體不銹鋼設(shè)備在水壓試驗(yàn)時(shí)使用氯離子超標(biāo)的介質(zhì)后，引起的應(yīng)力腐蝕。
　?。?）連多硫酸溶液中的應(yīng)力腐蝕，如油品加氫精制或其它含H2S系統(tǒng)中，奧氏體不銹鋼設(shè)備發(fā)生的沿晶應(yīng)力腐蝕。
　　對(duì)于以上壓力容器，在檢驗(yàn)中，應(yīng)在兩個(gè)階段對(duì)容器應(yīng)力腐蝕傾向分別作出預(yù)測(cè)。一是資料審查階段，根據(jù)資料情況預(yù)測(cè)應(yīng)力腐蝕傾向，制定有針對(duì)性的檢驗(yàn)方案，選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)項(xiàng)目、方法和技術(shù)；二是在用壓力容器檢驗(yàn)中間階段，根據(jù)前期檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步分析應(yīng)力腐蝕發(fā)生的可能性，或?qū)Πl(fā)現(xiàn)的裂紋判斷是否屬應(yīng)力腐蝕，考慮是否需要采用新的檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法，增加檢測(cè)比例和部位，以便確定應(yīng)力腐蝕發(fā)生區(qū)域、程度，作出正確的檢驗(yàn)結(jié)論。
　　3 結(jié)語(yǔ)
　　應(yīng)力腐蝕由于可在較低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生，因此屬于影響壓力容器安全運(yùn)行的較大危害之一，檢驗(yàn)人員須對(duì)應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)有足夠了解，并掌握各類(lèi)易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕設(shè)備的檢驗(yàn)要點(diǎn)，才能保證此類(lèi)壓力容器的安全運(yùn)行。