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摘 要：作为主要运输工具之一的液化气体汽车罐车内表面产生鼓包，主要受H2S气体的影响。笔者对汽车罐车内壁鼓包的成因进行分析，并提出防治措施以供探讨。
关键词：汽车罐车 氢鼓包 H2S
一、前言
液化石油气作为一种工业与民用燃料得到日益广泛的使用，液化石油气汽车罐车以其灵活、方便等特点已作为液化石油气的主要运输工具之一，并得到迅速发展。汽车罐车作为三类压力容器，从设计、制造、检验等各环节均加强了安全监管力度，但仍存在各种不可预知的安全隐患。在多年的定期检验工作中发现多例罐车内壁鼓包案例，通过对两台汽车罐车进行检验，笔者对液化石油气罐车内壁鼓包的成因进行了全面的分析，并且在此基础上提出了防止措施和对策。
二、检验情况及技术参数
1.检验情况
2004年4月在对一台汽车罐车进行年度检验时发现罐体内壁有大量鼓包，直径20~40mm，厚度3.9~5.7mm；鼓包未见开裂现象，剩余壁厚5.9~8.1mm，正常壁厚为11.4~12.1mm。鼓包分布趋势是集中在从人孔计第二、三、四、五节筒节底部，其他部位未见任何异常现象。该罐车1995年10月制造生产，于1997年3月投入使用。经检验安全状况等级评定为5级。
2008年4月在对一台汽车罐车进行年度检验时发现罐车后封头有鼓包夹层现象。鼓包厚度4.6~7.8mm，剩余壁厚5.8~9.1。该罐车1995年10月制造生产，于1996年4月投入使用。安全状况等级评定为3级，允许运行，6个月后再次进行全面检验。
对鼓包所在的部位、数量、分布情况、罐车工作介质等分析后认定，鼓包为典型的氢鼓包。
2.技术参数
2台汽车罐车的技术参数见表1。
三、鼓包成因分析
氢鼓包是压力容器氢腐蚀的主要表现形式，只有在临氢条件下才能发生氢鼓包，分子状态的氢是不能侵入金属内部的，只有原子状态的氢才能侵入钢材，氢原子扩散到金属内部（大部分通过器壁），在另一侧结合为氢分子逸出。如果氢原子扩散到钢内空穴，并在该处结合成氢分子，由于氢分子不能扩散，在一般温度下难于逸出钢材表面，就会积累形成巨大内压，引起钢材表面鼓包甚至破裂。低强钢，尤其是含大量非金属夹杂物的钢，最容易发生氢鼓包。
产生氢鼓包的腐蚀环境：介质中通常含有硫化氢、或者砷化合物、或者氰化物、或者含磷离子等毒素。这些介质阻止了放氢反应。
这两台罐车的工作环境为湿H2S环境，其腐蚀机理为少量H2S与Fe发生反应生成FeS和原子氢，原子氢可以引起钢的催化，反应式为：
Fe+H2S→FeS+H2
硫化氢在水中发生水解反应：
H2S→H++HS→H++S2-
水解后的硫化氢水溶液与钢材的表面接触而发生化学反应：
阳极反应：
Fe→Fe2+S+2e
Fe2++S2-→FeS↓
阴极反应：
2H+2e→2H→H2↑
根据湿H2S对设备的损伤机理分析和国内外有关腐蚀案例，笔者认为这两台罐车内壁鼓包的成因为：
液化石油气气相、液相中H2S的浓度远远高于产生氢鼓包的临界浓度条件230ppm，导致壳体通过电化学反应吸收湿H2S电离出来的H+形成原子態氢（在分层处积聚）产生氢鼓包。虽然液化石油气中的H2S含量为非均衡值，但由于罐体对湿H2S电离出来的氢具有很强的吸附能力，当H2S含量较高时，壳体能将它充分吸收，而当H2S含量降低时，已被吸入钢板中的氢并不马上扩散出来，当H2S浓度再次升高时，壳体又开始吸氢。
对氢鼓包而言，在40℃以下时，损伤速率随温度升高而增大，而汽车罐车为常温操作，为氢鼓包的产生提供了温度条件。
四、预防与改进措施
这两台液化石油气汽车罐车的实效是由于介质中含有高浓度H2S和一定量的水分而引起氢致开裂并发展为鼓包所致，因此提出以下建议：
1.严格控制H2S的含量
通过对两台罐车充气记录及运行情况的追踪调查，共性为都长期拉运南疆泽普油田的液化石油气。泽普油田的液化石油气的特点就是H2S气体含量高。建议用户改变运气源头，使H2S的浓度在标准许可范围之内，控制H2S对罐体的损伤。
2.提高罐车的制造级别
针对产气源头液化石油气中硫含量较高的特点，建议使用单位订购罐车时向设计和制造单位提出要求或说明情况，选用耐H2S腐蚀的高等级钢板，采取必要的措施，提高罐体的抗H2S腐蚀性能。
3.加强罐车的规范管理
根据氢鼓包形成的机理，让氢原子能及时逸出钢板是防止氢鼓包产生的有效方法之一，所以建议用户在营运过程中能对罐车进行间隔运行，使用一段时间，停用一段时间，让钢板中的氢原子自行逸出，即时效脱氢。
4.做好定期检验
做好罐车的定期检验工作，尤其是拉运H2S含量超标的液化石油气的罐车，及时掌握腐蚀状况，发现氢鼓包缺陷时及时处理，确保罐车的安全运行。参考文献[1]赵正宏 杨克祥等 《液化石油气球罐内壁鼓泡分析及防治措施》.[2]王勇 李崇刚 《液化石油气储罐氢鼓包分析》 2009，38（4）.