[发明专利]一种合金涂层及其处理方法、防腐球罐

说明书

技术领域

本发明涉及一种防腐处理材料及其处理方法、防腐设备，特别涉及一种含H2S球罐防止硫化物应力腐蚀开裂的合金涂层及其处理方法、处理后的防腐球罐。

背景技术

随着原油的深度开来采和进口原油量的增加，炼油厂原料油中的硫含量越来越高，而许多炼油厂因种种原因不能按操作规程对液化石油气(LPG)进行脱水和脱硫处理，使其生产的LPG中的硫含量也非常高。同时油田生产的LPG中的硫含量也急剧上升，对LPG球罐的腐蚀日益严重。中国石油下属某石化公司LPG中总硫含量曾经达到了18000mg/m³的水平，发生了多起容积为400m³的LPG球罐硫化物应力腐蚀开裂事故，有些球罐经修复后第2年检验时又发现大量硫化物应力腐蚀裂纹。荆门炼油厂1972年制造的10台200m³和400m³的LPG球罐使用3年内即有5台球罐发生应力腐蚀开裂。中国石油乌鲁木齐石化公司炼油厂轻烃储罐使用多年表观上并无问题，但是开罐检查时发现球罐内壁遍布小裂纹。大庆石化公司曾对ATK-101BLPG球罐(1500m³)进行全面检验，采用内表面磁粉检测发现27处焊缝纵向裂纹，最长的为1.6mm，深度为6mm，均为硫化氢应力腐蚀裂纹。南京炼油厂、胜利炼油厂、茂名炼油厂等单位也曾发生过湿H₂S导致的LPG球罐硫化物应力腐蚀开裂事故。现在，硫化物应力腐蚀开裂已经成为各个高硫油田和石油炼化企业LPG球罐以及其它轻烃球罐普遍存在的威胁。

应力腐蚀开裂是指某一特定金属构件在拉伸应力作用下，在特定的腐蚀环境下所产生的开裂及扩展失效。只有当环境、应力及材料三个因素均具备时，才会发生应力腐蚀开裂。构件承受拉伸应力是发生应力腐蚀的必要条件，而材料及腐蚀介质的组合则具有选择性。

钢在某些特定的介质环境下使用时会产生应力腐蚀开裂，一般情况下，钢的强度越高，对应力腐蚀越敏感。工业生产中常见的高强钢的应力腐蚀敏感环境主要有湿硫化氢、无水液氨、硝酸盐、碳酸盐、氢氧化物、氰化物和二氧化碳等等。在石油炼化过程中，特别是近年来随着炼制原油量的增加以及原油自身含硫量的增加，湿硫化氢应力腐蚀开裂尤为严重。

我国压力容器用钢相当多数采用的是低合金高强度钢。行业标准《HG20581钢制化工容器材料选用规定》定义低合金高强度钢为：以提高钢材强度和改善综合性能为主要目的，合金总含量在3％以下的合金钢。化工容器中经常使用的是低碳、可焊的低合金结构钢，如16MnR、18MnMoNbR等。低合金高强度结构钢是一类可焊接的低碳工程结构用钢。其含碳量通常小于0.25％，比普通碳素结构钢有较高的屈服点σ_s或屈服强度σ_0.2(30～80kgf/mm²)和屈强比σ_s/σ_b(0.65～0.95)，较好的冷热加工成型性，良好的焊接性，较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。其合金元素含量较低，一般在2.5％以下，在热轧状态或经简单的热处理(非调质状态)后使用；因此这类钢能大量生产、广泛使用。国家标准《GB/T 1591低合金高强度结构钢》中规定，低合金高强度结构钢分为8个牌号，Q295、Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690；由于质量不同分为A、B、C、D、E等级。

高强度用钢的特点与用途

考虑到国内压力容器用钢的历史、现状以及实际情况，本发明将满足下述4个要求之一的压力容器用钢，称之为低合金高强度钢：

(1)在低碳钢的基础上添加合金元素总量不超过5％的为低合金钢；

(2)材料抗拉强度值下限不小于540MPa；

(3)符合国家标准《GB/T 1591低合金高强度结构钢》中技术规定；

(4)符合行业标准《HG20581钢制化工容器材料选用规定》中技术规定。

根据行业标准《HG20581钢制化工容器材料选用规定》，同时符合以下各项条件时即为湿硫化氢应力腐蚀环境：

(1)温度小于等于(60+2P)℃，其中P为压力MPa(表压)；

(2)H₂S分压大于等于0.00035MPa；

(3)介质中含有液相水或处于露点温度以下；

(4)pH值小于9或介质中有氰化物存在。