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化工壓力容器腐蝕一般意義上來講可以分為兩類:全面腐蝕、局部腐蝕。本篇來自企業導報的化工論文對局部腐蝕進行分類,分析化工壓力容器腐蝕的方式即控制方法,有利于避免不必要的災難,提高化工壓力容器的使用壽命。
推薦期刊:《企業導報》是經國家新聞出版總署批準,湖北省社會科學院、中國工商企業法律中心主辦主管,面向國內外公開發行的一份大型財經管理類刊物,半月刊,省級。是中國期刊網、中國數字化期刊群(萬方數據)、龍源國際期刊網、中文科技期刊數據庫、中國學術期刊(光盤版)全文收錄期刊,國學術期刊綜合評價數據庫來源期刊,國核心期刊(遴選)數據庫收錄期刊。
【關鍵詞】化工壓力容器;設計;局部腐蝕
一、化工壓力容器腐蝕的危害
化工壓力容器發生腐蝕之后不僅僅會影響設備的外觀,而且會對內容產品造成污染,影響其質量及功效。一旦發生化工壓力容器腐蝕,其內容物泄漏后,會對周圍環境造成重大損害,破壞生態環境。化工壓力容器腐蝕的發生具有時間的不確定性,往往突然發生,而當其發生之時往往會具有災難性,造成不可估量的經濟損失。
二、局部腐蝕分類
局部腐蝕是指“金屬表面局部區域的腐蝕破壞比其余表面大得多,從而形成坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態”。從廣義上講,局部腐蝕含義廣泛,它包括:應力腐蝕破裂、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、氣蝕、電偶腐蝕、選擇性腐蝕、氫脆、腐蝕疲勞、沖刷腐蝕等。
三、壓力容器的應力腐蝕(SCC)及其控制
(1)SCC的基本特征。研究SCC的特征可以從宏觀和微觀兩個方向分別入手:一是宏觀特征,SCC基本無可塑性變形;腐蝕部位具有局限性,并呈樹枝狀裂紋;主裂紋與導致裂紋的拉應力方向呈垂直狀態;應力大小可影響裂紋和斷口形態。二是微觀特征,形式多樣,可有穿晶、沿晶或混合型;其一般是由表面向內部逐步發展;腐蝕斷面可有多種花紋。(2)SCC產生條件。一是SCC的產生必須具備一定拉應力。此拉應力主要來源于容器組裝時期殘留的拉應力,容器工作時所承受的熱應力和工作應力,以及腐蝕發生后腐蝕產物膨脹所產生的應力。二是SCC的產生必須要有特定的介質。一些介質可以引起金屬產生應力腐蝕斷裂。介質條件可以隨局部未知的濃縮變化而變化。三是不同材質的金屬,對腐蝕的敏感性不同。一般情況下,純金屬比合金發生SCC的概率更小,不同組織具有不同敏感性,鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼不易“氯脆”。(3)設計中對SCC的控制。一是堿脆及其控制。鍋爐鋼易發生堿脆,再設計選用適當的碳鋼,宜用含C 約0.20%的鎮靜鋼,組裝之時焊接,并盡量降低裝配殘余應力。資料顯示加入Al、Ti(0.2~0.7%)、Cr、稀土(<0.2%)等可有效減弱SCC。二是硝脆及其控制。硝脆一般發生于沿晶斷裂,腐蝕電位在活化與鈍化區間地帶,含碳量和熱處理可以影響SCC敏感性。為了達到控制硝脆的目的,可以從選材和溫度濃度兩方面入手。選材時應盡量選取含C約0.2%的鎮靜,盡量減少鋼材中S、P等含量。盡量降低濃度和溫度,提高pH值。三是氯脆及其控制。設計中要選擇合適的材料,適當選材焊接完成后要及時進行熱處理,及時進行噴丸等表面處理必要時加入適量的緩蝕劑。
四、壓力容器的點蝕及控制
(1)壓力容器的點蝕基本特征。金屬在介質中表面上個別點或微小區域內,出現蝕孔或麻點且隨時間推移不斷向縱深發展形成小孔狀腐蝕坑。(2)發生條件。容器內具有易鈍化的金屬,存在侵蝕性陰離子(例如Cl-)與氧化劑。(3)設計中對壓力容器點蝕的控制。針對點蝕腐蝕,一般來講加緩蝕劑為重要控制手段。緩蝕劑可以是無機緩蝕劑也可是有機緩蝕劑,可依據實際設計需要選取合適的緩蝕劑。選取含Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗點蝕能力。
五、壓力容器的晶間腐蝕和控制
主要由于晶粒表面和內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在而產生。(1)晶間腐蝕的特性。晶粒和晶界區的組織不同決定了其電化學性質不同。適當的環境下晶粒和晶界的差異才能顯露出來。(2)控制措施。一是采取用超低碳鋼,降低N、C、P等含量;二是添加少量穩定化元素Ti或Nb。
六、壓力容器的氫致開裂及控制
(1)壓力容器的氫致開裂特征。中低強度碳鋼、低合金鋼發生的概率比較高,外應力無直接聯系。在低壓氫氣及中性水溶液中不會產生,形貌往往呈臺階狀,走向與夾雜物有關。(2)設計中對壓力容器的氫致開裂的控制。增加銅的含量,以減少氫進入,將S含量控制在0.003%以下,加入鈣或稀土等。
七、縫隙腐蝕分析及其控制
(1)縫隙腐蝕特征。一是縫隙腐蝕具有發生的普遍性。所有金屬都可能產生縫隙腐蝕,以不銹鋼等鈍化金屬為最,縫隙腐蝕可由幾乎所有腐蝕介質引起;二是陰極反應物在縫隙內外表面有濃度差;三是縫隙或沉積物加大了不銹鋼發生點蝕的可能性。(2)設計中對縫隙腐蝕的控制。盡量選擇高Cr、高Mo材質:鉚接或螺栓更衣發生縫隙腐蝕,故應以焊接代替之;容器排空時應保證無溶液殘留:做到容器表面平整圓潤,減少外部物質的聚集;必要時采取電化學防護。
參 考 文 獻
[1]魏安安,裴峻峰,劉雪東.我國在用化工容器安全現狀及延壽技術進展[J].化工機械.2005:32(6):323
[2]壓力容器安全技術監察規程(1999年版)修改說明及條文解釋[M].中國勞動社會保障出版社,1999(10)