（中国石化齐鲁分公司第二化肥厂，山东淄博 255400）
摘 要：文中描述了GE水煤浆高压工艺凝液罐氮气口泄漏现象，结合泄漏现象、工艺环境、焊接金相组织变化等因素对泄漏原因进行分析，判断腐蚀机理为酸性环境下的应力腐蚀开裂，针对泄漏原因提出合理的解决措施。
关键词：高压工艺凝液罐；泄漏；应力腐蚀开裂
中国石化齐鲁分公司第二化肥厂煤气化装置利用水煤浆加压气化技术生产氢气和羰基合成气，核心设备气化炉两开一备，设计压力7.15MPa，工作压力6.5MPa。此装置采用高压工艺凝液罐对净化装置高压冷凝液进行回收，为洗涤塔提供塔盘补水，并对气化炉出口原料气进行洗涤，自2018年此设备多次出现氮气/放空管口泄漏，导致凝液罐无法正常充压，影响后续工段运行。
1 流程介绍
高压冷凝液罐设计压力6.0MPa，设计温度235℃，操作压力4.37MPa，操作温度170℃，其主要作用是回收净化工段高压冷凝液，并通过凝液泵送至洗涤塔进行塔盘补水和洗涤气化炉出口原料气。罐内介质除高压冷凝液外，其气相空间含有H2S，CO2等酸性介质。
生产过程中，凝液罐主要依靠仪表调节阀通过氮气/放空口对罐内进行氮气充放实现压力调节，氮气/放空口泄漏导致罐内压力无法维持稳定，设备无法正常收集高压冷凝液，严重影响粗合成气的洗涤效果，降低产品质量。
图1 高压工艺凝液罐流程
2 泄漏原因分析
2.1 泄漏路径分析
经检查，泄漏位置为氮气/放空口接管检漏孔。检查过程中发现，当关闭氮气调节阀停止氮气充压时，蒸汽泄漏量逐步减小直至消失，开启阀门进行氮气充压时，大量蒸汽持续泄漏。图2为氮气/放空口的具体位置，图3为其接管与筒体焊件详图，为方便分析，将接管分为A/B/C/D四个部位，A区为内衬管空间，B区为设备内上部空间，C区为内衬管与锻管之间空间，D区为锻管外部空间。图中黄色箭头表示氮气走向，蓝色箭头表示蒸汽走向，经分析有三种泄漏途径：
图2 氮气/放空口具体位置
1-法兰密封面 2-内衬管 3-内盖板及其焊口
图3 氮气/放空口接管与筒体焊接详图
分析一：法兰密封面堆焊层腐蚀，泄漏路径为A→C→D。外送高压氮气的压力为12Mpa，设备内部压力为4.3Mpa，进行充压时，图3中1位置处压力瞬间增大，气体通过密封面堆焊层泄漏。但是，进行充压时，高压氮气与设备内部压力两者之间压差非常大，1位置处充满氮气，混入大量外漏蒸汽的可能性非常小，因此，此位置处发生泄漏的概率很小。
分析二：内衬管有裂纹, 泄漏路径为A→C→D。由于氮气压力与设备内部压力压差非常大，随着充压次数的增多，内衬管承受压力交替变化，在酸性腐蚀环境下内衬管形成裂纹。在设备维持正常压力时，裂纹很小，蒸汽不泄漏或者泄漏量非常小，进行充压时，压力瞬间增大导致裂纹变大，蒸汽泄漏。但是，内衬管只有在充氮量较小情况下才可能混入蒸汽且伴随氮气泄漏，根据泄漏现象，此位置发生泄漏的概率存在，但比较小。
分析三：内盖板焊缝处腐蚀泄漏，泄漏路径为A→B→C→D。充压时氮气进入设备内部，B区压力逐步增大，随着压力的不断升高，氮气与蒸汽逐步进行混合，大量蒸汽伴随氮气喷出，符合泄漏现象，此位置处最有可能发生泄漏。
装置检修过程中对设备进行拆检，发现内盖板与内衬管焊接处焊缝腐蚀产生孔洞，介质由此泄漏，符合分析路径。
图4 高压氮气接管处腐蚀形貌
2.2 腐蚀机理分析
由图4腐蚀形貌可知盖板与内衬管处焊缝腐蚀严重，部分焊缝完全腐蚀，内衬管与锻管空间外露，焊缝处有环向裂纹，分析为酸性环境下的应力腐蚀。
内衬板与盖板材质均为00Gr19Ni10（304L），抗腐蚀性能良好，但金属焊接后的金相组织及合金元素的分布有所变化，焊缝处的Ni，Gr成分会降低，晶粒组织粗大，这导致焊缝处耐腐蚀性能降低[1]；氮气充放过程中，内衬管与盖板焊缝处承受交替应力的作用，同时，焊缝处热处理不到位也会导致焊缝处残余应力存在；容器内部含有H2S，CO2等酸性介质，与水蒸气共同形成H2S-CO2-H2O腐蚀环境，且H2S与CO2对腐蚀起到协同作用，加速焊缝处腐蚀。酸性的腐蚀环境、焊缝金相组织变化抗蚀性能降低、交变应力及残余应力的存在，三者共同作用造成应力腐蚀开裂。
3 处理方法与防范措施
针对设备损坏程度，对盖板及堆焊层打磨更换，对腐蚀位置进行处理修复，具体步骤如下：
（1）对腐蚀处打磨处理，进行着色检查，查找腐蚀泄漏位置；
（2）对焊缝及内盖板覆盖区域进行精细打磨，以露出基材为准；
（3）对焊接区域及热影响区进行局部加热消氢，防止焊接后裂纹产生；
（4）焊接堆焊层及内盖板，进行热处理细化晶粒，消除焊接应力；
（5）对焊接处着色检查，根据着色情况进行质量判定。
根据腐蚀机理分析，为保证此设备及同类设备稳定运行，在运行与施工过程中可采取以下几点措施：
（1）不锈钢热处理过程中缩短敏化温度区间停留时间，避免碳化铬析出，降低抗蚀性能。
（2）内衬管焊接处直角结构改为圆弧过度，避免应力集中。
（3）严格执行热处理工艺规程，消除焊缝处残余应力，降低应力集中现象。
参考文献
[1] 石湘琴. 热处理原理与工艺[M]. 北京:机械工业出版社, 2011.1.
