壓力容器是化工生產(chǎn)中廣泛使用并很重要的特種設備,在高溫、高壓、磨損或介質(zhì)對金屬腐蝕等不利條件下操作,腐蝕是壓力容器一大危害。據(jù)有關(guān)壓力容器事故資料統(tǒng)計表明,由于腐蝕發(fā)生爆炸事故的占66.7%。金屬腐蝕原因比較復雜,影響因素之多。因此,對金屬腐蝕的規(guī)律性有所了解,有助于分析形成壓力容器的腐蝕原因和對其在運行過程中出現(xiàn)的缺陷性質(zhì)作出正確的判斷,以便采取相應的防腐措施,提高壓力容器的安全使用性。
??? 1.壓力容器的腐蝕與防護
??? 1.1壓力容器腐蝕的定義及存在環(huán)境
??? 絕大多數(shù)壓力容器都由金屬材料構(gòu)成,壓力容器與環(huán)境的反應而引起的材料的破壞或變質(zhì),稱為壓力容器的腐蝕。
??? 壓力容器運行的環(huán)境條件:
??? (1)溶液、氣體、蒸汽等介質(zhì)成分、濃度和溫度
??? (2)酸、堿及雜質(zhì)的含量
??? (3)應力狀態(tài)(工作應力、殘余應力)
??? (4)液體的靜止狀態(tài)或流動狀態(tài)
??? (5)混入液體的固體顆粒的磨損和侵蝕
??? (6)局部的條件差別(溫度差、濃度差),不同材料接觸狀態(tài)
??? (7)溫度的周期性變化、熱沖擊及PTS
??? (8)化學反應及反應生成物的情況
??? (9)高溫、低溫、高壓、真空、沖擊載荷、交變等應力
??? 1.2金屬腐蝕的分類
??????? 金屬腐蝕有幾種不同的分類方法。按腐蝕機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕;按腐蝕環(huán)境可分為化學介質(zhì)腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等;還有一種分類方法是分為濕腐蝕和干腐蝕。有液體存在時產(chǎn)生的是濕腐蝕,干腐蝕是環(huán)境中沒有液相或在露點以上,腐蝕劑通常是蒸汽和氣體。
??????? 金屬腐蝕比較直觀、實用的分類方法是:根據(jù)金屬腐蝕破壞形態(tài)來分類,有下列幾種:均勻腐蝕、應力腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開裂、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞和磨耗腐蝕等。
??? (1)均勻腐蝕也稱全面腐蝕,是在壓力容器全部暴露表面或大部分面積上發(fā)生化學或電化學反應而均勻地進行的腐蝕。均勻腐蝕會導致壓力容器殼壁和封頭變薄,最后強度不足而報廢。均勻腐蝕的腐蝕速率可以通過測量剩余壁厚測出,因而在設計時可以考慮腐蝕裕度,從而保證不會在有效設計周期內(nèi)整體壁厚不足而引起失效。
??????? 均勻腐蝕的防護:1、正確選用金屬材料和制定合理的加工工藝。選擇對介質(zhì)有耐蝕性的材料,且表面加工的越光滑,抗蝕性越強。2、選擇合理的結(jié)構(gòu)設計,避免把電位差別很大的不同金屬材料互相接觸而產(chǎn)生電偶腐蝕。3、減少介質(zhì)中的有害成分。4、覆蓋層保護,使金屬材料與周圍介質(zhì)隔離。
??? (2)應力腐蝕,金屬或合金在拉應力和一定的腐蝕性介質(zhì)共同作用下發(fā)生的腐蝕破裂。
??????? 典型的應力腐蝕:
??????? ○1堿脆
????????? 低碳鋼或普通低合金鋼與熱堿溶液的組合,在工作應力與殘余拉應力的協(xié)同作用下,產(chǎn)生應力腐蝕,并導致嚴重的斷裂事故。溶鐵反應過程:
????????????? 3Fe+7NaOH→Na3FeO3?2Na2FeO2+7H
????????????? Na3FeO3?2Na2FeO2+4H2O→7NaOH+ Fe3O4+H
????????????? 7H+H→4H2
????????????? 3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
??? 堿脆的控制措施:a、選用適當?shù)奶间摗膹姸?、塑性和堿脆敏感性三個方面綜合考慮。b、盡量降低裝配時產(chǎn)生殘余內(nèi)應力的因素,如錯邊、角變形,并防止生成空虛和不緊密的接縫,盡量采取措施降低焊接殘余應力。c、加入緩蝕劑。常用的有Na3PO4、NaNO3、NaNO2 、Na2SO4等。