压力容器的腐蚀与保护探讨

2019-11-28王德林

商品与质量 2019年35期

王德林

吉林市特种设备检验中心吉林吉林 132013

在承压设备中由于盛装介质品种的繁杂多样，在不同的条件下，金属材料的腐蚀现象也是比较复杂的。同种材质在不同介质环境中，或者不同材质在同一种介质环境中，都会表现出不同的腐蚀规律。随着压力容器设备的大型化、高温高压化，以及高强度钢的大量使用，压力容器设备因失效而造成的破坏事故不断增多，其中腐蚀是引起破坏事故的主要原因之一。腐蚀是降低设备使用寿命的一种现象，同时也是造成重大经济损失和威胁人们安全生产的不利因素。腐蚀所引起的破坏会在没有明显预兆的情况下突然断裂，故它是一种灾难性的、危害性很大的腐蚀。因此，为了确保压力容器设备能安全运行，对压力容器的腐蚀进行分析研究[1]。

1 关于压力容器腐蚀的原因及分析

1.1 材料选择问题

材料作为影响压力容器设计制造质量的关键因素，材料选择是否合理，将直接影响压力容器设计制造质量。在实际中，时常会由于材料选择不合理，导致压力容器强度、结构性能等不满足工业生产应用要求，影响其应用期限。例如，在选择材料过程中，材料强度和质地不理想，不满足压力容器设计要求，在应用过程中，将会引发各种安全问题。此外，在材料厚度不一的情况下，将会给压力容器强度带来影响，同时结构性能发生改变。此外，假设在选择压力容器材料过程中，没有站在经济角度出发，将会使得设计制造成本相对偏高，如果出现问题，则会使得压力容器不能顺利设计和生产。

1.2 现场腐蚀环境分析

压力容器服役环境苛刻，介质成分复杂，容器腐蚀情况较为严重。以天然气场站使用的立式分离器为例，其工作介质除含有天然气外，还含有大量的硫化氢、二氧化碳、氯离子以及水等物质。这些介质共同作用，容易对设备本体造成以电化学腐蚀、化学腐蚀等为主要机理的腐蚀破坏，结果表现为设备内表面均匀腐蚀以及局部腐蚀，且以局部腐蚀最为突出，危害性也最大[2]。

1.3 足够大的拉伸应力

在压力容器中不是只要存在拉伸应力就会产生断裂，而是只有当拉伸应力超过应力断裂的临界应力时才会发生应力腐蚀断裂。压力容器中的拉伸应力主要有以下三大来源：（1）外加的应力；（2）残余的焊接应力；（3）腐蚀过程中产生的应力。外加的应力就是通过外部的操作条件发生变化及环境温度的变化，从而导致产生的应力。对于压力容器来讲，残余应力一般来自设备焊接时所产生的焊接应力。随着操作介质与金属表层之间发生化学反应，使表层产生较大体积的堆积物，随着堆积物体积的变化从而形成较大的应力。

2 压力容器使用中的防腐管理与保护

2.1 做好压力容器的使用管理

如对于在压力容器使用时，该厂加强了日常的管理。首先，在设备使用过程中应保证物料的平稳过渡，以减少由于物料对容器壁造成的冲刷而使得容器发生腐蚀。尤其在物料过快出料的过程中则会对容器壁的韧性造成影响，即形成了应力腐蚀。因此，在物料储备过程中应控制流速及物料的温度。再如，升温过快则容易使得容器壁受热不均匀而出现开裂。同时，对于一些容器应防止水分的存在而造成的电化学腐蚀情况出现，即实际使用中应及时清除淤积在容器底部的油污及各种杂质，保持容器干燥。

2.2 规范热处理设计

要想确保热处理的合理性和安全性，在压力容器设计时，需要结合实际情况，做好热处理设计工作。一方面，在进行压力容器热处理过程中，需要按照标准流程进行，并对设计图纸内容有全面了解，按照图纸标注内容操作，保证热处理的规范性和标准性，获取理想的热处理效果。另一方面，应该站在整体角度，对压力容器热处理内容综合思考，尤其是精准核算换热管固有频率，按照Macduff-Feglar 法计算标准，计算换热管固有频率。通常情况下，Macdaff．Felgar 在换热管固有频率核算中应用比较广泛，其可以有效保证换热管固有频率核算结果的真实性和精准性。除此之外，还要结合实际情况，做好包含封头、壳体等各个环节热处理工作，加强对各个部件热处理工艺控制，从而获取理想的设计成果[3]。

2.3 焊接质量控制

压力容器是一种非常典型的焊接结构，其焊接质量的控制不仅与焊接技术部门相关，同时也是焊接质量检验部门的职责。压力容器的整个制造过程非常复杂，而且也设计了很多影响因素，因此，在实际进行压力容器制作的过程中，首先要对容器结构进行合理设计，对压力容器结构外形、使用条件、焊接厚度、加工难以程度等进行综合考虑。其次，要严格控制压力容器的制作材料，通常情况下压力容器的制作材料可以分为金属以及非金属材料，而且钢材的使用比较广泛。在实际进行压力容器制作的过程中，在充分保障压力容器基本性能要求的前提下，尽量选择焊接性能较好的制作材料。还有，充分保证压力容器材质的良好焊接性能是有效提升压力容器整体性能以及焊接质量的有效途径。例如碳质量分数小于0．25%的低碳钢和碳当量小于0．4%的低合金钢，都具有良好的塑形以及韧性，而且焊接性能都比较好，在实际进行压力容器焊接的过程中要尽量考虑使用上述两种材料。针对不同的金属进行焊接的时候，要尽量使用与基体材料相同的焊接材料，这样才能有效提升容器的焊接强度，有效提升压力容器的焊接质量。