壓力容器是化工生產(chǎn)中廣泛使用并很重要的特種設(shè)備,在高溫、高壓、磨損或介質(zhì)對(duì)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(jì)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(fù)雜,影響因素之多。因此,對(duì)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(duì)其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷性質(zhì)作出正確的判斷,以便采取相應(yīng)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(hù)
??? 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(yīng)而引起的材料的破壞或變質(zhì),稱(chēng)為壓力容器的腐蝕。
??? 壓力容器運(yùn)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(yīng)力狀態(tài)(工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力)
??? (4)液體的靜止?fàn)顟B(tài)或流動(dòng)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(xué)反應(yīng)及反應(yīng)生成物的情況
??? (9)高溫、低溫、高壓、真空、沖擊載荷、交變等應(yīng)力
??? 1.2金屬腐蝕的分類(lèi)
??????? 金屬腐蝕有幾種不同的分類(lèi)方法。按腐蝕機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕;按腐蝕環(huán)境可分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等;還有一種分類(lèi)方法是分為濕腐蝕和干腐蝕。有液體存在時(shí)產(chǎn)生的是濕腐蝕,干腐蝕是環(huán)境中沒(méi)有液相或在露點(diǎn)以上,腐蝕劑通常是蒸汽和氣體。
??????? 金屬腐蝕比較直觀、實(shí)用的分類(lèi)方法是:根據(jù)金屬腐蝕破壞形態(tài)來(lái)分類(lèi),有下列幾種:均勻腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開(kāi)裂、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞和磨耗腐蝕等。
??? (1)均勻腐蝕也稱(chēng)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(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而均勻地進(jìn)行的腐蝕。均勻腐蝕會(huì)導(dǎo)致壓力容器殼壁和封頭變薄,最后強(qiáng)度不足而報(bào)廢。均勻腐蝕的腐蝕速率可以通過(guò)測(cè)量剩余壁厚測(cè)出,因而在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮腐蝕裕度,從而保證不會(huì)在有效設(shè)計(jì)周期內(nèi)整體壁厚不足而引起失效。
??????? 均勻腐蝕的防護(hù):1、正確選用金屬材料和制定合理的加工工藝。選擇對(duì)介質(zhì)有耐蝕性的材料,且表面加工的越光滑,抗蝕性越強(qiáng)。2、選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(hù),使金屬材料與周?chē)橘|(zhì)隔離。
??? (2)應(yīng)力腐蝕,金屬或合金在拉應(yīng)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(yīng)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(yīng)力與殘余拉應(yīng)力的協(xié)同作用下,產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,并導(dǎo)致嚴(yán)重的斷裂事故。溶鐵反應(yīng)過(guò)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(dāng)?shù)奶间?。從?qiáng)度、塑性和堿脆敏感性三個(gè)方面綜合考慮。b、盡量降低裝配時(shí)產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力的因素,如錯(cuò)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(yīng)力。c、加入緩蝕劑。常用的有Na3PO4、NaNO3、NaNO2 、Na2SO4等。