壓力容器的腐蝕與保護(hù)探討

王德林

吉林市特種設(shè)備檢驗(yàn)中心 吉林吉林 132013

在承壓設(shè)備中由于盛裝介質(zhì)品種的繁雜多樣，在不同的條件下，金屬材料的腐蝕現(xiàn)象也是比較復(fù)雜的。同種材質(zhì)在不同介質(zhì)環(huán)境中，或者不同材質(zhì)在同一種介質(zhì)環(huán)境中，都會表現(xiàn)出不同的腐蝕規(guī)律。隨著壓力容器設(shè)備的大型化、高溫高壓化，以及高強(qiáng)度鋼的大量使用，壓力容器設(shè)備因失效而造成的破壞事故不斷增多，其中腐蝕是引起破壞事故的主要原因之一。腐蝕是降低設(shè)備使用壽命的一種現(xiàn)象，同時也是造成重大經(jīng)濟(jì)損失和威脅人們安全生產(chǎn)的不利因素。腐蝕所引起的破壞會在沒有明顯預(yù)兆的情況下突然斷裂，故它是一種災(zāi)難性的、危害性很大的腐蝕。因此，為了確保壓力容器設(shè)備能安全運(yùn)行，對壓力容器的腐蝕進(jìn)行分析研究[1]。

1 關(guān)于壓力容器腐蝕的原因及分析

1.1 材料選擇問題

材料作為影響壓力容器設(shè)計制造質(zhì)量的關(guān)鍵因素，材料選擇是否合理，將直接影響壓力容器設(shè)計制造質(zhì)量。在實(shí)際中，時常會由于材料選擇不合理，導(dǎo)致壓力容器強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)性能等不滿足工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用要求，影響其應(yīng)用期限。例如，在選擇材料過程中，材料強(qiáng)度和質(zhì)地不理想，不滿足壓力容器設(shè)計要求，在應(yīng)用過程中，將會引發(fā)各種安全問題。此外，在材料厚度不一的情況下，將會給壓力容器強(qiáng)度帶來影響，同時結(jié)構(gòu)性能發(fā)生改變。此外，假設(shè)在選擇壓力容器材料過程中，沒有站在經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，將會使得設(shè)計制造成本相對偏高，如果出現(xiàn)問題，則會使得壓力容器不能順利設(shè)計和生產(chǎn)。

1.2 現(xiàn)場腐蝕環(huán)境分析

壓力容器服役環(huán)境苛刻，介質(zhì)成分復(fù)雜，容器腐蝕情況較為嚴(yán)重。以天然氣場站使用的立式分離器為例，其工作介質(zhì)除含有天然氣外，還含有大量的硫化氫、二氧化碳、氯離子以及水等物質(zhì)。這些介質(zhì)共同作用，容易對設(shè)備本體造成以電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕等為主要機(jī)理的腐蝕破壞，結(jié)果表現(xiàn)為設(shè)備內(nèi)表面均勻腐蝕以及局部腐蝕，且以局部腐蝕最為突出，危害性也最大[2]。

1.3 足夠大的拉伸應(yīng)力

在壓力容器中不是只要存在拉伸應(yīng)力就會產(chǎn)生斷裂，而是只有當(dāng)拉伸應(yīng)力超過應(yīng)力斷裂的臨界應(yīng)力時才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。壓力容器中的拉伸應(yīng)力主要有以下三大來源：（1）外加的應(yīng)力；（2）殘余的焊接應(yīng)力；（3）腐蝕過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。外加的應(yīng)力就是通過外部的操作條件發(fā)生變化及環(huán)境溫度的變化，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的應(yīng)力。對于壓力容器來講，殘余應(yīng)力一般來自設(shè)備焊接時所產(chǎn)生的焊接應(yīng)力。隨著操作介質(zhì)與金屬表層之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使表層產(chǎn)生較大體積的堆積物，隨著堆積物體積的變化從而形成較大的應(yīng)力。

2 壓力容器使用中的防腐管理與保護(hù)

2.1 做好壓力容器的使用管理

如對于在壓力容器使用時，該廠加強(qiáng)了日常的管理。首先，在設(shè)備使用過程中應(yīng)保證物料的平穩(wěn)過渡，以減少由于物料對容器壁造成的沖刷而使得容器發(fā)生腐蝕。尤其在物料過快出料的過程中則會對容器壁的韌性造成影響，即形成了應(yīng)力腐蝕。因此，在物料儲備過程中應(yīng)控制流速及物料的溫度。再如，升溫過快則容易使得容器壁受熱不均勻而出現(xiàn)開裂。同時，對于一些容器應(yīng)防止水分的存在而造成的電化學(xué)腐蝕情況出現(xiàn)，即實(shí)際使用中應(yīng)及時清除淤積在容器底部的油污及各種雜質(zhì)，保持容器干燥。

2.2 規(guī)范熱處理設(shè)計

要想確保熱處理的合理性和安全性，在壓力容器設(shè)計時，需要結(jié)合實(shí)際情況，做好熱處理設(shè)計工作。一方面，在進(jìn)行壓力容器熱處理過程中，需要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，并對設(shè)計圖紙內(nèi)容有全面了解，按照圖紙標(biāo)注內(nèi)容操作，保證熱處理的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，獲取理想的熱處理效果。另一方面，應(yīng)該站在整體角度，對壓力容器熱處理內(nèi)容綜合思考，尤其是精準(zhǔn)核算換熱管固有頻率，按照Macduff-Feglar 法計算標(biāo)準(zhǔn)，計算換熱管固有頻率。通常情況下，Macdaff．Felgar 在換熱管固有頻率核算中應(yīng)用比較廣泛，其可以有效保證換熱管固有頻率核算結(jié)果的真實(shí)性和精準(zhǔn)性。除此之外，還要結(jié)合實(shí)際情況，做好包含封頭、殼體等各個環(huán)節(jié)熱處理工作，加強(qiáng)對各個部件熱處理工藝控制，從而獲取理想的設(shè)計成果[3]。

2.3 焊接質(zhì)量控制

壓力容器是一種非常典型的焊接結(jié)構(gòu)，其焊接質(zhì)量的控制不僅與焊接技術(shù)部門相關(guān)，同時也是焊接質(zhì)量檢驗(yàn)部門的職責(zé)。壓力容器的整個制造過程非常復(fù)雜，而且也設(shè)計了很多影響因素，因此，在實(shí)際進(jìn)行壓力容器制作的過程中，首先要對容器結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計，對壓力容器結(jié)構(gòu)外形、使用條件、焊接厚度、加工難以程度等進(jìn)行綜合考慮。其次，要嚴(yán)格控制壓力容器的制作材料，通常情況下壓力容器的制作材料可以分為金屬以及非金屬材料，而且鋼材的使用比較廣泛。在實(shí)際進(jìn)行壓力容器制作的過程中，在充分保障壓力容器基本性能要求的前提下，盡量選擇焊接性能較好的制作材料。還有，充分保證壓力容器材質(zhì)的良好焊接性能是有效提升壓力容器整體性能以及焊接質(zhì)量的有效途徑。例如碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0．25%的低碳鋼和碳當(dāng)量小于0．4%的低合金鋼，都具有良好的塑形以及韌性，而且焊接性能都比較好，在實(shí)際進(jìn)行壓力容器焊接的過程中要盡量考慮使用上述兩種材料。針對不同的金屬進(jìn)行焊接的時候，要盡量使用與基體材料相同的焊接材料，這樣才能有效提升容器的焊接強(qiáng)度，有效提升壓力容器的焊接質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，對于壓力容器的防腐管理問題屬于企業(yè)管理的重點(diǎn)，同時也是企業(yè)生產(chǎn)的主要隱患點(diǎn)。在該種情況下，企業(yè)應(yīng)采取有效措施加以應(yīng)對。而本文對壓力容器腐蝕的主要原因及防腐措施進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對壓力容器使用中的防腐管理問題進(jìn)行了分析，提出維護(hù)保養(yǎng)與設(shè)備檢測對防止壓力容器腐蝕的價值。