從一起液化石油氣鐵路罐車安全閥彈簧斷裂談壓力容器應力腐蝕

肖瑩斌　尤剛

摘要：本文對鐵路罐車的安全閥彈簧的在運行過程中，由于液化石油氣中介質中的濕H2S環境下發生應力腐蝕，造成該彈簧斷裂，并進行原因分析，同時介紹石油化工壓力容器常見的應力腐蝕的現象。

關鍵詞：鐵路罐車安全閥彈簧斷裂應力腐蝕現象分析

中圖分類號：TG172 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0095-01

2010年7月，在對某鐵路罐車檢修單位進行檢修質量現場抽查監督時，發現該單位安全閥檢修工作臺上有一盤斷裂的安全閥彈簧。因鐵路管理部門對危化品鐵路罐車的安全管理日益重視，許多鐵路局罐車安全監督部門均要求鐵路罐車上的安全閥彈簧每年更換，安全閥彈簧斷裂現象已非常少見，故對此盤斷裂的安全閥彈簧來歷進行了詳細詢問。

經詢問，該盤安全閥彈簧為才進廠檢修的一輛液化石油氣鐵路罐車上拆下，在從安全閥上取下該彈簧時就發現其已經斷裂。同時詢問該鐵路罐車的押車人員，使用該盤彈簧的安全閥在運行過程中未出現泄漏現象。

1斷裂原因分析

經觀察，該盤彈簧的斷裂面與彈簧軸線大約成45°角，具有一定金屬光澤，但色澤發黑，說明存在腐蝕情況。由于該盤彈簧使用在運輸液化石油氣的鐵路罐車上，故判斷為濕H2S環境下應力腐蝕造成該彈簧斷裂。

2幾個現象分析

2.1 使用該彈簧的安全閥未泄露

由于斷口無金屬相互位移磨合面，判斷因該斷口沒有發生相對位移，彈簧仍能通過斷口將壓縮力傳遞到密封面上，故此該安全閥未發生泄露事故。

2.2 同一鐵路罐車的另一安全閥彈簧未發生斷裂

判斷該盤彈簧在制造過程中可能有一定質量問題，如在斷裂部位有機械損傷或微裂紋，在彈簧壓緊后，因局部損傷在該處造成應力集中，故在特定條件下產生應力腐蝕，直至斷裂。而另一彈簧無此缺陷，故未發生應力腐蝕。

由此，我們對壓力容器應力腐蝕現象進行一下討論。

應力腐蝕是金屬在應力和腐蝕介質協同作用下發生的現象，其產生必須要有三個要素。

（1）敏感的金屬。金屬的成分、組織和處理狀態決定了應力腐蝕敏感性。

（2）特定的介質環境。對于一定的金屬來說，只有在特定的介質環境中才發生應力腐蝕。

（3）處于應力狀態下。必須有應力，尤其是拉應力分量的存在，但應力并不一定很大。

由以上三要素得知，防止應力腐蝕的發生，就在于降低金屬敏感性、消除或降低引起應力腐蝕的介質濃度、降低設備承受的各種附加應力。其中，比較易于實施且有效的措施就是消除或減小設備焊接殘余應力和其它附加應力。前述安全閥彈簧一只發生斷裂而另一只未發生，原因就是是否滿足應力腐蝕產生的三要素從而發生應力腐蝕。

石油化工壓力容器常見的應力腐蝕有如下幾種。

（1）在濕H2S環境中的應力腐蝕，如液化石油氣貯罐因介質H2S含量過高引起的應力腐蝕。

（2）在堿溶液中的應力腐蝕，如氧化鋁工業設備使用高濃度苛性鈉溶液引起的應力腐蝕。

（3）在液體氨中的應力腐蝕，如貯氨容器因受空氣污染而引起的應力腐蝕。

（4）在CO-CO2-H2O環境中的