蒸压釜定期检验及腐蚀原因分析

王华雄　张博

摘 要：本文介绍了大型蒸压釜的定期检验，并分析了检查中发现的腐蚀坑产生的原因，确认凹坑是由灰渣与蒸汽冷凝水不清理形成腐蚀条件和机械损伤共同作用所造成的，为确保蒸压釜安全稳定运行，提出对其安全保护的方法，提高压力容器使用安全。

关键词：蒸压釜；定检；腐蚀；保护方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.006

蒸压釜是一种PV值较大的压力容器，它在工作期间储存大量蒸汽能量，具有一定的危险性。蒸压釜生产的产品主要应用在建筑相关行业，制造灰砂砖等硅酸盐建筑产品，在容器内部完成CaO—SiO2—H2O的水热反应。考虑到是大型的压力容器，如果现场操作不当，管理不规范会产生危险。根据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求，蒸压釜应按规定周期进行定期检验。

近日，对某大型砖厂6台176立方蒸压釜进行定期检验时，发现5台蒸压釜底部存在大面积呈断续状分布的腐蚀凹坑带，遍布整个釜底。凹坑最深处达5.3mm，直径65mm，存在较大的安全隐患。

1 设备概况

该6台设备由两个厂家进行设计制造，有5台由洛阳某公司制造，有1台由泰安市某公司制造。6台设备具体参数如下：

设计压力：1.60MPa；设计温度204℃；工作压力1.50MPa；工作温度：201℃；工作介质：水蒸汽、水、灰砂砖坯；筒体、封头材料均为Q345R；壁厚：封头24mm，筒体18mm/20mm；腐蚀余量：筒体4.0mm，封头2.0mm；内直径2500.0mm。该6台设备于2013年01月投入使用，本次为首次检验。

2 检验项目及内容

入场检验前，审查相关资料，结合设备使用情况、损伤模式制定了检验方案，主要检验项目和内容见表1。

3 检验结果及缺陷处理

3.1 宏观检验

封头与筒体的连接，开孔位置，纵环焊缝的布置，支撑的布置均符合要求。未发现错边量、余高、棱角度的超标，焊缝内表面无咬边，无工卡具焊迹。排放装置有堵塞，外保温层局部破损。在5台蒸压釜底部发现离散分布的腐蚀凹坑带，遍布整个釜底，凹坑最深处达5.3mm，直径65mm。因生产工况相似，5台设备底部腐蚀状况基本类似，凹坑如图1（a）所示。第6台为备用釜，很少使用，未发现腐蚀凹坑。本次检验为首次定期检验，说明腐蚀凹坑为使用过程中形成的。

3.2 无损检测

对6台蒸压釜主体内表面纵环焊缝进行超声、磁粉检测，未发现超标缺陷。对蒸汽接管角焊缝内外表面进行了磁粉检测，也未发现超标缺陷显示。将蒸压釜底部母材上的凹坑打磨露出金属光泽后，对其进行表面检测，未发现超标缺陷显示。对蒸压釜支座角焊缝外表面进行磁粉检测，未发现超标缺陷显示。

3.3 壁厚测定与强度校核

5台蒸压釜底部存在离散分布的腐蚀凹坑带，遍布整个釜底，蒸压釜底部存在局部腐蚀。

依据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》8.5.7的相关规定。

考虑到腐蚀坑数量较多，总体按以下处理方式进行，对于剩余壁厚强度校核合格的，不影响定级，将腐蚀坑打磨圆滑过渡。对于局部腐蚀深度超过剩余壁厚的应当进行补焊，补焊合格后定为3级。

按GB150-2011《压力容器》进行强度校核。见表2。

因该压力容器未进行年度检查，按试运行2年进行计算。年腐蚀速度为1.06mm/年。

经强度计算，最小需要壁厚T=11.89+2×1.06=14.01mm，可推算得知，凹坑深度大于3.99mm，强度不满足要求，定为5级，应当进行补焊，对于小于3.99mm的凹坑应打磨圆滑过渡。

3.4 硬度检测

抽检三处位置对蒸压釜材质的硬度进行检测，分别是两侧封头和中间位置。未发现硬度值异常。

3.5 安全附件和仪表检查

对蒸压釜的安全阀、压力表进行检查，均合格。对蒸发釜快开门

式安全联锁装置进行检查，联锁装置符合要求。

4 腐蚀原因的分析

根据试验结果分析，碱腐蚀、氧腐蚀和机械损伤的共同作用是腐蚀的原因。保温砖的原材料是Ca（OH）2、SiO2等物质。它们通过机械搅拌，压制成型，由轨道车拉进蒸压釜进行蒸汽加热处理。管道的蒸汽对保温砖进行逐步升温升压的过程中，保温砖的原材料温度低遇到蒸汽会产生冷凝现象，冷凝水会从砖里渗出流到蒸压釜底部。因为蒸压釜底长度约30米，两端有排水孔，中间未设排水孔，所以冷凝水较难全部排干净，产生了腐蚀环境。

冷凝水中含有原料中的Ca（OH）2，随着温度的升高，碱浓度越来越高，形成了碱环境腐蚀。

腐蚀机理为：

在阳极釜①Fe+2OH—→Fe（OH）2+2e

蒸汽的品质一般，含氧量较高，冷凝水中有溶解氧存在，铁离子继续氧化。

4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3

在阴极2H2O+2e→OH—+H2↑

一般低合金钢在碱溶液中运行稳定。经现场检验发现，操作工没有严格按照说明手册清理底部残渣和含碱冷凝水。蒸压釜是一个反复循环使用的压力容器。底部残渣和含碱冷凝水通过长时间的积累达到了一定的浓度碱液，破坏了钢铁表面的氧化膜，先形成浅坑，逐步形成较深的腐蚀坑。

现场运送材料的轨道车是由操作工人通过钢丝绳拖拽进入蒸压釜内部，受力不均匀，容易产生冲击，在釜内不断与母材磨损，底部母材与钢丝绳直接接触，加上长期不清理底部结成块的残渣，形成了机械损伤。

5 腐蚀的防治措施

蒸压釜其操作特点为频繁启停，属于承受交变载荷的疲劳压力容器，因此加强蒸压釜的日常监管工作非常重要。提高企业人员的安全意识，严格按照操作说明书作业，提高操作人员的技能十分的必要。

蒸压釜PV值大，腐蚀加剧，产生疲劳，引起设备爆炸危险非常大。由于蒸压釜容积大，一旦产生疲劳，加上严重腐蚀，后果相当危险。

底部修理后涂耐高温（200℃以上）耐酸碱漆，并進行烘干处理。避免轨道等硬物在蒸压釜内产生机械损伤。及时排除釜底冷凝水，清除底部残渣，保持釜内清洁。

6 结束语

蒸压釜虽然工作压力不大，但是其容积较大，储存一定能量，一旦产生事故，将产生很大危险。对于防范措施并不难做到，使用单位必须加强设备安全管理意识，严格进行定期检验，增加安全防护措施，降低特种设备事故的发生概率。

参考文献：

[1]TSG21-2016 固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[2]GB150-2011 压力容器[S].