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谈压力容器腐蚀与防护

摘要:压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在化工部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。但是在高温、高压或磨损介质等不利条件下操作容易对材料产生腐蚀,而腐蚀是压力容器最主要的危害。

关键词:压力容器;防腐;防护

化工生产中常见的压力容器都是由金属材料制成的,压力容器与它所处的环境之间无时无刻不在进行着化学或电化学反应而引起材料的变质和变性,称为压力容器的腐蚀,其腐蚀原因复杂多变,而且影响因素也很多。从材料学的观点来看,除了几种特殊的耐腐蚀材料外,其余碳钢都会自发的发生腐蚀。研究表明压力容器的破坏很少是由于机械或者物理因素造成的,腐蚀因素才是金属破坏的主要原因。所以研究材料的腐蚀对压力容器来说是不可忽略的重要课题。

1压力容器腐蚀与危害

1.1压力容器的腐蚀的分类

压力容器的腐蚀破裂是指容器壳体由于受到腐蚀介质的腐蚀而产生的一种破裂形式,压力容器腐蚀的九种形态:压力容器的均匀腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、氢致开裂(氢腐蚀、白点、氢脆)、缝隙腐蚀、腐蚀疲劳、摩耗腐蚀(微动腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀)。

1.2压力容器腐蚀的危害

1)金属的均匀腐蚀和局部腐蚀会使压力容器整体或局部的壁厚减薄,造成承载压力下降导致破裂;2)金属的应力腐蚀或腐蚀疲劳会造成压力容器上出现致命性的的裂纹,造成容器开裂泄漏,严重时会导致突然脆性破裂并引起爆炸;3)腐蚀有时会导致材料性能发生退化,使其不能满足设计要求。

2影响金属腐蚀的主要因素

金属及合金成分、杂质含量和表面状态等决定金属腐蚀速度的因素为材料的特性因素。特性因素是我们在使用中无法改变的,它是由材料自身性质决定的。介质性质浓度、pH值、温度、压力、流速等工况称为外部环境因素,是我们在使用中决定的。而且这些因素相互制约,相互作用,关系特别复杂。

2.1材料的特性因

压力容器的腐蚀受到金属材料本身化学成分和结构特性的影响。越活泼的金属,就越容易失去电子而被氧化。如果金属晶格间杂质不如该金属活泼,则容易形成原电池反应而使金属发生电化学腐蚀。另外金属腐蚀也与晶间密度有关,晶间缝隙越大腐蚀性杂质就越容易深入,从而直接腐蚀晶格。

2.2外部环境因素

1)因为压力容器承载的物料类型较多,这些物料所包含的化学成分比较复杂,所以不可避免的存在腐蚀性物质,比如酸、碱、盐等,以及与金属表面接触的物料pH值,甚至是材料表面光洁度。这些因素都可能会导致压力容器出现腐蚀现象。2)与金属表面相接触的各种环境介质,比如湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液都容易被腐蚀。所以压力容器间要保持一定的距离,以免泄漏时影响其他设备。

3防护措施

压力容器的腐蚀与选材设计、维护管理等多种因素有关,防止压力容器腐蚀的基本措施简述如下。

3.1科学选材

材料的选用要求在对其化学成分、晶相结构、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上,不仅满足材料的使用要求,还要充分考虑制造成本。在进行材料选择时,主要从压力容器的负载情况、材料的使用环境和材料的使用性能要求三个方面考虑。3.2设计合理的结构在压力容器的设计与制造工艺上尽量不造成缝隙结构是避免其受到腐蚀最有效的方法。尽可能避免采用金属和非金属的连接,设计上尽量采用满焊结构,用焊接代替铆接或螺栓连接。用对接焊接不用搭接,搭接焊的缝隙要用连续焊、钎焊或捻缝的方法将其封塞。设计上避免锐角和死角使结构能够完全排流,以在生物或碎屑等在这些部位的集积或出现沉淀时能及时清除。用不腐蚀的堵缝剂或用焊接来封闭已存在的缝隙。连接部件的法兰盘垫圈采用非吸水性材料。在装配前接合面要刷涂料或覆盖涂层、堆焊耐腐蚀材料。

3.3维护管理

压力容器在化工生产中至关重要,而化工容器在使用过程中容易发生腐蚀,一旦发生腐蚀则造成的危害巨大,严重威胁了人身安全,对企业造成了不可挽回的损失。但一些私营企业的管理水平与国家相关法规要求还存着巨大差距,有些企业由于受资金规模、人才和设备资源等因素的制约,企业管理系统模式落后、制度化、规范化管理严重滞后。亟需认真具体地研究我国在用压力容器的现状,搞好使用管理、提高运行水平。特种设备主要负责人必须定期开展对各类压力容器相关人员的安全教育培训工作,提高企业特种设备的安全管理水平,提高操作人员的安全意识、操作技能和遵章守纪的自觉性,避免事故发生。中总有机碳数据的标准偏差与相对标准偏差试验结果均较好,证明此方法精密度较好。

3.4准确性试验

(见表3)由表3所示:测得GSD-2a与GSD-7a加标回收率与标准物质推荐值验证均较好,证明此方法准确性较好。备注:本实验中所用GSD-2a均为GBW07302a(GSD-2a)水系沉积物标准物质-江西大茅山花岗岩区,推荐值0.26%,不确定度±0.02%;本实验中所用GSD-7a均为GBW07307a(GSD-7a)水系沉积物标准物质-辽宁开源铅锌矿区,推荐值0.48%,不确定度±0.04%。

4结语

本方法是利用盐酸溶液与碳酸盐反应,能够预先除去无机碳的特点,实验研究了土壤中总有机碳的燃烧-气体容量法。确定了最佳实验条件,并且通过实验验证了本方法的精密度与准确性均较好。本方法相较于重铬酸钾氧化-分光光度法而言,试剂种类与用量均极少,方法流程也相对快捷简便。相较于总有机碳分析仪而言,无需购买专用仪器,节约资金,利用常规设备即可完成测定。可操作性较强,测定条件相对宽松,具有较好的推广价值。

作者:高慧文 白志伟 武鹏 李胜利 李原 张浩 单位:天津渤海石化有限公司

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