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油田压力容器裂纹形成原因分析

 论文栏目:压力容器论文     更新时间:2019/8/21 10:27:16   

摘要:压力容器在制造和使用过程中出现裂纹的成因包括内外压力差、拉应力、应力腐蚀、焊接维修以及错边等因素。分析容易出现裂纹的部位和检验方法,探讨相关预防措施。

关键词相信杂志:压力容器;应力;腐蚀

压力容器在油田生产中发挥着十分重要的作用。主要用于存储水、气、油等介质,发挥换热和分离等作用,分为换热容器、分离容器和储存容器等种类。压力容器使用过程中,需要定期检查,及时发现缺陷,通过有效检查消除安全隐患,保障设备和生产线的安全运行。近年来,油田用压力容器检验过程中发现较多的表面开裂现象,焊接部位出现放射性树状分布裂纹,严重时甚至出现穿透性裂纹,对生产效率和安全造成较大影响。为确保日常运转的安全、高效,应制定完善的检查制度,及时对压力容器进行检查、检验,查找潜在危险,制定预防和解决措施。此外,还应加大压力容器的研究力度,从材料、特性等方面优化抗裂纹能力,编写维修方案,保证检验质量,以保障安全生产。

1压力容器裂纹成因

相信杂志 油田用压力容器的裂纹成因主要分为因内外压力差引起的裂纹、拉应力引起的裂纹、焊接维修导致的裂纹以及错边产生的輩輯裂纹。深入分析裂纹成因,从根源出发制定合理有效的预防措施,才能有效防止裂纹的形成。

相信杂志 1.1内外压力差产生的裂纹

在油气生产过程中,压力容器存储的介质除了液态的油类以外,还包括气态物质。存储气态物质的压力容器会受到温度影响而产生压力,在环境温度升高的情况下,气体会出现膨胀而形成较大压力,导致压力容器的内压超过外部压力。压力容器在长期内外压差作用下可能会出现裂纹,形成较大的安全隐患。

相信杂志 1.2拉应力产生的裂纹

油田压力容器存储的介质为液态物质或气态物质的情况下,介质会对压力容器内壁形成一定的压力,内部表面会形成一定纵向作用力。此非横向作用力作用在容器外部与内部通常呈现不均衡表现,存在一定的内外差异,差异值会随着容器壁厚度的增加而加大,导致压力容器形成外部裂纹。

相信杂志 1.3应力腐蚀产生的裂纹

油田压力容器介质内含H2S,从设备腐蚀和防腐技术方面考虑,需将其含量控制在(20~30)mg/L,而在实际生产过程中,介质H2S含量远超过这一数值,导致压力容器出现裂纹,可判断为H2S应力腐蚀裂纹,也叫做硫裂。H2S应力腐蚀裂纹主要是在H2S腐蚀介质与受拉应力材料共同作用导致的脆性破坏,是一种机械和电化学复合作用造成的破坏,介质中H2S遇到水后形成氢硫酸,随着其中H+的电离,溶液表现为弱酸性,与压力容器的金属内壁反应而出现电化学腐蚀。此外,氢离子捕获电子后成为氢原子,由于较小的直径,可能在金属内部扩散,在微裂纹、位错和晶格缺陷等处聚集,使材料的脆断性增加,H2S应力腐蚀裂纹是腐蚀介质、拉应力、材料等多方共同作用的结果。

1.4焊接维修导致的裂纹

油田使用的压力容器通常为长期运行的生产设备,漫长的使用过程中会出现不同程度的损耗,甚至会发生损坏,油田企业出于成本的考虑,并不会直接更换而是采取焊接等维护、修理措施来保证压力容器性能,延长使用寿命,但在焊接维修过程中容易产生裂纹。对相关压力容器维修资料进行统计发现,在焊接维修的部位通常会因集中的残余应力而导致裂纹和裂痕,这也是加大压力容器裂纹生成风险的一个重要因素。在压力容器的焊接维修中,一般会采取环焊接和纵焊接两种焊接手法,不同的焊接手法会导致形成裂纹的可能性不同,也会有不同的裂纹程度,相关统计资料显示,在压力容器焊接维修中,相对于纵焊接,环焊接更容易出现裂纹。

相信杂志 1.5错边现象产生的裂纹

导致压力容器产生裂纹的因素复杂繁多。研究发现,在压力容器生产制造过程中存在的错边现象很容易导致裂纹。因为压力容器出现错边,加大了弯曲应力,使整体集合应力出现聚集,极大增加了压力容器出现裂纹的可能性。

2容易出现裂纹的部位和检验方法

解决压力容器产生裂纹的问题,首先要分析容易出现裂纹的部位,再制定针对性的预防措施。应力集中部位是第一个应该关注的重点部位,如焊缝部位、明显的焊接热影响区;制造过程中出现相关问题并返修的部位;拼接部位;表面损坏或刮伤的部位;容器出现过泄漏的部位等。其次是关注容易发生腐蚀的部位,如压力容器中容易留存污垢的坑、缝、孔等;介质不容易出现流动的部位;容器的底部和顶部等。明确容易出现裂纹的部位后确定检验方法。常规的检验方法主要包括宏观检查、表面探伤、硬度检查和金相检查等方式。宏观检查时通过放大镜或直接用肉眼检查容器内部,重点检查结构突变等可能出现应力集中的位置。表面探伤可采取磁粉探伤方式,发现裂纹后再改用射线或超声方式复验,再次确认。硬度检查时,如果检查部位的硬度高于正常值的30%,要采取其他检查方法复验。金相检验用于容易出现应力腐蚀的部位,如果组织中出现树木根须状或细长裂纹,则可能存在应力腐蚀裂纹。

3预防裂纹形成的措施

3.1及时处理发现的问题

相信杂志 在压力容器检查过程中,如果发现问题,首先了解裂纹的长度和深度,如果裂纹较为细小、轻微,可通过打磨机打磨的方式处理裂纹。如果裂纹深度较大,则需要根据实际情况制定针对性的修补措施,焊接工艺也应与设定的方案相匹配,经维修满足正常使用需求后才能再次投入使用。

相信杂志 3.2严控原材料和制造工艺

相信杂志 在压力容器使用过程中,受压元件是重要的影响因素,尽量不选用焊缝排布不合理和十字型焊接等结构方式。一般情况下,受压元件首选材料应具有抗硫化物应力开裂(SCC)功能。在制造过程中,要从使用实际出发选定合理的制造方法,减少应力集中和残余应力聚集的情况。焊接、冷处理、热加工等制造工艺的选择也要符合制造和使用需求。

3.3控制压力容器使用环境

相信杂志 油田压力容器使用过程中,油气环境中或多或少会存在硫化氢成分,在提升环境pH值的情况下,油气环节对SSC的灵敏程度会大幅减少。在生产系统具有各类条件优势的情况下,保证生产环境可控的前提下,可通过对环境pH值进行调节来预防和缓解SCC。第二,减少油气中的硫化氢含量是减少裂纹的一个重要途径,可向介质中添加缓蚀剂以减少硫元素的生产,以此减缓腐蚀速度。第三,可采取外部添加电源或阴极保护方案缓解腐蚀,如将铝、铜等金属物质涂抹在焊接部位。

4结语

油田的日常生产,对压力容器的数量和质量都提出了较高要求,压力容器在腐蚀作用和压力的影响下可能生成裂纹,会极大地缩短设备使用寿命。压力容器出现裂纹可能会导致突发断裂,影响生产效率,严重时还可能造成人身财产损失。因此需要相关从业人员和研究人员加大研究力度,制定合理的预防措施,保证压力容器的安全、高效运行。

参考文献

[1]李正操,陈良.核能系统压力容器辐照脆化机制及其影响因素[J].金属学报,2014,50(11):1285-1293.

[2]韩豫,陈学东,刘全坤,等.基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计探讨[J].压力容器,2010,27(9):16-20,37.

[3]陈学东,王冰,关卫和,等.我国石化企业在用压力容器与管道使用现状和缺陷状况分析及失效预防对策[J].压力容器,2001(5):43-53.

作者:朱彦彦 单位:大庆油田装备制造集团容器制造分公司

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