氯乙烯贮罐泄漏原因分析及对策

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Analysis and Preventive Measures for Vinyl Chloride Tank LeakageTANG Zhen-peng，MENG Zhao-bei(Shenyang Institute of Special Equipment Inspecfion&Reasearch，Shenyang 110035，China)Abstract：This paper introduces the general situation of the vinyl chloride tank leakage accident.Through the field leakageinvestigation and sampling，starting from the design，the material selection，the manufacturing quality，the production process etc，based on the metal material science and the chemical analysis method，a comprehensive analysis is made of the leakage reason。

The leakage is due to improper material selection and too strong weld reinforcement and also because the drianage pipe weld isnot polished level with the base material，the post-weld stress relief heat is not treated，the tank instalation angle is wrong，and theoperation medium causes too much chloride.So，in the end，some preventive measures are proposed to prevent similar leakagesfrom occurence。

Key words：vinyl chloride tank；leakage；cause analysis；preventive measure1 基本概况1.1 泄漏现场描述2012年9月9日，某化工厂正在运行中的2台氯乙烯贮罐(1#罐，2#罐)底部环向焊缝附近突然发生泄漏，导致大量介质外溢。氯乙烯属于易爆且有毒介质，毒性程度为极度危害。由于及时采用堵漏和导罐等方法进行了妥善的处理，仅造成-定的经济损失。

1.2 设备基本参数设计压力为0.58 MPa；设计温度为5O℃；介质为氯乙烯；主体材料为316L16MnR(3ram10mm)；容积为33 in 。

1.3 制造、安装、修理情况该贮罐2007年制造，同年安装并投入使用。在使用过程中，罐体底部焊缝附近曾产生 2条非穿透性裂纹，当时进行过简单修理。2012年，罐体底部焊缝附近再次出现裂纹，此次裂纹为穿透性裂纹，并由此引发泄漏。

收稿 日期：2012-10-10 收修改稿日期：2012～11-011.4 工艺操作情况据了解，该化工厂近几年来生产工艺指标-直不太稳定，特别是氯乙烯产品中有害杂质 HC1含量-直超标。

2 原因分析2.1 现场调查通过对经过修理后准备继续投入使用的 1#贮罐进行的开罐检验发现了以下问题：(1)该罐底部-道环向焊缝近期曾经修理过，焊接质量较差，完全不符合产品设计图样的技术要求。

(2)该罐底部其他2道早期修理过的焊缝，焊接质量较差，并且在附近发现多处裂纹，裂纹最深的部位已穿透内衬复合材至基材。通过放大镜观查，发现裂纹的宏观断口呈现脆性断裂的特征，有的地方可以看到腐蚀的痕迹，见图1。

(3)该贮罐底部的排污管超出简体的部分没有按照产品设计图样技术要求的规定打磨平齐，实际检测接管高度超出简体的部分有5～10 mm，见图2。

第2期 唐振鹏等：氯乙烯贮罐泄漏原因分析及对策 57图1 裂纹宏观形貌 图2 排污管(4)按照产品设计图样技术要求的规定，该罐的2个鞍式支座在安装时，筒体沿排污接管方向应有 10。

(5)按照产品设计图样技术要求，该罐底部各道纵向和环向焊缝余高在制造(修理)时必须打磨至与母材平齐。而实际检测发现，焊缝余高不但没有打磨，而且超过产品标准规定的数值，焊缝余高最大处约 10 mm。

(6)没有按照产品设计图样技术要求的规定，对补焊修理的部位进行打磨抛光、酸洗钝化和消除焊接应力热处理。

2.2 失效分析2.2.1 材质化验通过对贮罐内衬复合材料进行化学分析，结果表明材料为316L。

2.2.2 对裂纹缝隙中残留物化学分析对贮罐内衬复合层裂纹缝隙中残留物化学分析表明，该处残留有-定量的含有氯化物的杂质。

2.2.3 应力腐蚀导致的开裂奥氏体不锈钢在含有氯化物的水溶液中会引起奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂，该贮罐发生的内衬复合层开裂就是这-现象的典型例证。

2.2.3.1 介质影响随着氯化物浓度的增加，应力腐蚀开裂的敏感性也随之增加。该案例中由于生产工艺的不稳，导致了氯化物浓度的增加；制造(修理)过程中，环向焊缝余高过大和排污接管的结构问题导致的排污不畅等，使含有氯化物的杂质在焊缝附近大量聚集。

2.2.3.2 应力水平文中发现的裂纹较直，断口撕裂棱较薄，棱壁也较光滑。以上说明发生断裂时的应力水平较低。这些拉应力包括负载应力和残余应力，而残余拉应力包括焊接残余应力、加工变形残余应力和结构不合理产生的应力集中。文中导致失效的主要应力为残余拉应力，并且与负载应力叠加后超过了临界应力值。

2.2.4 缝隙腐蚀导致的泄漏由于奥氏体不锈钢复合层衬里在含有氯化物的水溶液中会引起奥氏体不锈钢发生应力腐蚀开裂，腐蚀介质沿缝隙(宽度-般在 0.025-0.1 mm范围内)进入基层，造成迁移困难，形成基层的缝隙腐蚀，而含有氯离子的溶液通常是形成缝隙腐蚀最敏感的介质，最终导致贮罐沿腐蚀的部位泄漏。

3 预防失效的对策3.1 设计和制造(1)结构设计要合理，尽量避免因几何形状不连续引起应力集中；消除腐蚀介质的滞留和聚集的死角；排污管结构要合理，装配时要使之处于最低点。

(2)焊接时尽量减懈接残余应力。必须采用合适的热处理规范进行消除残余应力的退火热处理。

(3)将罐体底部的焊缝全部磨平，表面应进行抛光并酸洗钝化处理。

(4)采用爆炸复合、锤击 、辊压等方法使接触腐蚀介质的表面处于压应力状态。

3.2 材料选择在设计制造压力容器时，要充分和全面地考虑所用材料与介质的相容性。尽量选用对应力腐蚀不敏感的材料，避免应力腐蚀的发生。文中的衬里材料可以考虑使用抗应力腐蚀的不锈钢体系(如高镍奥氏体钢、复合相钢、高纯奥氏体不锈钢、超纯高铬铁素体钢等)。

3.3 生产工艺(1)尽量保持生产工艺的稳定性，尽量减少介质中氯化物的含量；(2)在腐蚀介质中，增加缓蚀剂可减少或消除应力腐蚀产生的可能性；(3)采取阴极保护和选择合适的表面保护层的方法来控制应力腐蚀的产生。