大庆石化公司顺丁橡胶装置碱液分离罐减薄原因分析及对策

陈雪云

摘  要  对顺丁橡胶碱液分离罐减薄原因进行分析，确定设备腐蚀主要原因为碱液在一定温度下对碳钢设备造成应力腐蚀，并通过内壁增加涂层、焊后热处理及改善工艺环境等措施延缓腐蚀速度，提高设备运行寿命。

关键词  碳钢 碱腐蚀

Analysis and Countermeasures for Thinning of Alkali Separation Tank in Daqing Petrochemical Company's Butadiene Rubber Plant

Chenxueyun

Abstract: An analysis was conducted on the causes of thinning of the butadiene rubber alkali liquor separation tank, and it was determined that the main cause of equipment corrosion was stress corrosion caused by alkali liquor on carbon steel equipment at a certain temperature. Measures such as adding coating on the inner wall, post weld heat treatment, and improving the process environment were taken to delay the corrosion rate and increase the equipment's operating life.

Keywords carbon steel alkali corrosion

一、背景介绍

2023年4月19日，大庆石化公司橡胶聚合一装置碱液分离罐V-212东侧鞍座补强板南、北焊缝处发现有碱液渗漏，经测厚仪测厚，该补强板焊缝附近筒体壁厚最薄处已减至2.1mm（原壁厚10mm），其他部位筒体有不同程度减薄。

碱液分离罐V-212主要作用为碱洗塔T-201内碱液与来自胶液储罐中气相部分的酸性物质中和后，气相中冷凝的溶剂油与中和后的碱液一起自流进入碱液分离罐V-212。混合液体在罐内静止分层，下层碱液由泵输送回碱洗塔T-201顶循环使用，上层油相由泵输送至回收溶剂中间罐中。

该罐为2018年整体更新设备。规格φ1400*6500*10mm，操作压力0.08MPa，操作温度70℃，介质为浓度3%碱液及溶剂油。

二、减薄原因分析

设备停运倒空后，对该罐进行全面测厚，最薄测点已减至0.7mm，减薄相对明显区域集中在鞍座两侧各450mm宽、距离罐底600mm高区域内，为罐顶补充碱液入口管线、T-201塔回流管线所在位置正下部罐鞍座补强板热影响区部位。

图1 碱液渗漏部位（北侧、南侧）

图2 V-212东侧筒体处壁厚              图3 V-212东侧鞍座焊缝处壁厚

 

图4 V-212中间段筒体处壁厚             图5 V-212东侧封头处壁厚

 

图6鞍座补强板南侧

图7鞍座补强板北侧

该罐的主体材质为20R，2023年3-4月，V-212内碱液浓度均在2.0%以上，介质为碱性，正常情况下，碳钢在高温下与水蒸气产生如下的化学反应：

图8 V-212罐内碱液浓度

在这个反应中，NaOH 起着催化作用，反应生成的 覆盖在钢的表面，形成一层保护膜。本次腐蚀减薄部位主要集中在碱液介质侧，虽然碱溶液中金属的腐蚀性一般比在酸中小，但在较高温度和一定浓度的氢氧化钠溶液的特定环境下，热碱溶液会对碳钢或合金钢产生应力腐蚀，俗称碱脆［1］。

图9材料在NaOH 溶液中的使用温度与碱液浓度的关系

通过现场分析判断，该减薄区域为进料管出口处，该处长期受碱液进料冲刷，造成罐内壁保护膜遭到破坏，同时鞍座补强板焊接产生的残余应力为开裂提供了应力腐蚀条件。同时对碱液分离罐V-212打开后检查，发现底部残存300mm左右淤泥滞留，采用PH试纸检测，淤泥呈碱性。冲刷和应力的作用下金属表面形成最初的腐蚀裂纹，碱性淤泥滞留造成氢氧化钠富集在裂纹中，形成电化学腐蚀。裂纹的尖端区域成为阳极，而裂纹周围的保护层成为阴极，形成小阳极大阴极的结构，再加上拉伸应力的作用加剧腐蚀速度。同时V-212实测操作温度56℃，温度上升增加了应力腐蚀的严重程度，导致腐蚀速度加快［1］。

图10 V-212罐内滞留的碱性淤泥

三、解决办法

1.在用碱液分离罐已减薄失效，需整体更换。奥氏体不锈钢耐蚀性较好，但在热碱溶液中，易产生应力腐蚀开裂，故新碱液分离罐采用Q345R材质，并采用内壁增加涂层解决。涂层可抑制水、等透过涂膜，隔离腐蚀介质与Q345R接触，从而防止形成腐蚀电池或抑制其活动；

2.制造储罐过程中做好焊后热处理，碱应力腐蚀开裂可以通过消除应力热处理来有效防护。对于碳钢来说，1150 ℉(621 ℃) 热处理是有效的消除应力措施，修复焊缝和内外部焊接部件也要采用同样的处理［2］；

3.对碱液分离罐V-212定期进行清淤工作，避免碱液在滞留区发生富集。

参  考  文  献

[1] 天华化工机械及自动化研究设计院.腐蚀与防护手册[M].第二版.北京市：化学工业出版社，2009：146～148.

[2] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].第三版.北京市：机械工业出版社，2013：126～128.