硫化氫吸收塔的失效原因及預(yù)防措施

硫化氫吸收塔失效原因的判斷及預(yù)防措施

1、失效原因判斷

失效原因的判斷應(yīng)分別從是選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計、環(huán)境、運行操作等方面實施分析。

（1）選材：材料的選擇是否合理，材料的化學(xué)成分、冶金過程質(zhì)量、表面狀態(tài)是否正常，尤其需要了解材料強度、剛度、韌性等各類因素。若無法正確選材，應(yīng)用溫度明顯比材料蠕變溫度高；或材質(zhì)劣化，長期在高溫環(huán)境中應(yīng)用時易造成材質(zhì)滲碳。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計：構(gòu)件的幾何形狀、截面大小、圓角半徑大小、表面光潔程度等是否科學(xué)；結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的缺陷，形成了較大的殘余應(yīng)力等。

（3）環(huán)境因素：金屬所處環(huán)境中擁有較高或者較低濃度的腐蝕劑；溫度的提高也會增加金屬的腐蝕速率；金屬材料和環(huán)境介質(zhì)的相容性較差，且因濕度不適應(yīng)而直接破壞了材料表面的氧化膜；材料表面呈現(xiàn)出不均勻的狀態(tài)。

（4）運行操作因素：違規(guī)進行操作或安全附件失靈導(dǎo)致出現(xiàn)溫度突變或操作溫度比材料韌性轉(zhuǎn)變溫度低；使壓力容器內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)異常反應(yīng)；下或者交變載荷作用下，使得應(yīng)力集中區(qū)域疲勞裂紋逐漸向失穩(wěn)斷裂擴展；在交變載荷與腐蝕介質(zhì)的共同作用下，最后產(chǎn)生腐蝕疲勞斷裂。

2、 失效預(yù)防措施

（1）科學(xué)選材，在低溫下嚴格禁止采用非低溫用鋼，選擇高抗蝕的材料。

（2）改良結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，盡量采用圓滑過度以減少構(gòu)件的應(yīng)力集中；設(shè)備運行過程中，應(yīng)盡可能地避免頻繁的交變載荷，避免超溫運作及局部過熱，防止出現(xiàn)水停滯，通過熱處理對殘余應(yīng)力有效消除。

（3）強化材質(zhì)性能的定期檢驗，對金屬構(gòu)件或設(shè)備所處的環(huán)境的腐蝕劑濃度實行嚴格檢測，并降低環(huán)境介質(zhì)的有效溫度等。

（4）改善介質(zhì)環(huán)境，減少氧化陽離子，將適當元素添加至材料中，提升材料的抗蝕能力，采用表面防護方法。通過相應(yīng)的公式計算吸收塔內(nèi)壁所承受應(yīng)力值，由所計算出的結(jié)果可知，吸收塔的周向應(yīng)力值最大。

但由于焊縫與噴嘴附近的應(yīng)力過于集中，以及焊縫在焊接殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用下，最終使得吸收塔的內(nèi)壁形成較大的應(yīng)力，這為應(yīng)力腐蝕提供了十分重要的條件。通過對失效破壞的吸收塔進行深入分析發(fā)現(xiàn)，吸收塔的失效是由于集中應(yīng)力與腐蝕敏感介質(zhì)的共同作用，從而產(chǎn)生了樹枝狀形貌的裂紋，在微觀斷口出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物，在晶界面上有腐蝕凹坑。因此可判斷，吸收塔屬于應(yīng)力腐蝕失效。

吸收塔的局部區(qū)域應(yīng)力集中較高，如殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力，以及因 KOH 引起材料的堿脆，這些因素加劇了吸收塔的應(yīng)力腐蝕失效。科學(xué)選材，改良條件，盡可能避免腐蝕環(huán)境；結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為避免應(yīng)力過于集中，在吸收塔應(yīng)力集中區(qū)域安裝環(huán)形角鋼支撐架，從而降低殘余應(yīng)力。壓力容器損壞事故中由于逐漸擴展的疲勞裂紋問題大概占 40%，因此，對疲勞失效特點、原因和措施進行系統(tǒng)研究具有重要意義。

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