论文部分内容阅读
摘 要：化工设备的设计当中，腐蚀问题是设计者必须考虑的重点之一，但是受到各种客观条件的限制，化工设备防腐方面考虑不周全的问题不在少数，造成了化工设备当中存在着大量的安全隐患，本文通过笔者对于化工设备设计过程中的防腐问题进行分析，并对其进行详细讨论，以期能够引起相关行业人群的重视。
关键词：化工设备腐蚀问题 危害分析 防腐技术措施
在化工设备的设计当中，对于设备的当中的介质对于设备内部的腐蚀以及与之相关联的流动、存积、选材、热处理等多种要求。在正常的化工设备设计过程，此类设备大都是由设备专业以及相关专业的设计人员全面考量之后提出相应的设计内容。但是随着我国市场经济的快速发展，许多非化工专业的人员设计、制造单位直接制作参加到化工设备的设计工作当中，但是受到各种客观条件的限制，不少新加入的设计单位由于经验不足、化工防腐方面考虑不周全等方面存在着大量的问题，造成了化工设备当中存在着大量的安全隐患，本文通过笔者对于化工设备设计过程中的防腐问题进行分析，并对其进行详细讨论，以期能够引起相关行业人群的重视。
一、化工设备腐蚀性的危害分析
当前不少化工设备在抗腐蚀性存在着很多问题，其主要是由于设计方案、使用过程中由于设计单位存在不注意或者不认真、甚至为了能够更快的将产品出厂而降低了化工产品的设计标准、防腐标准等等。
1.设计方案存在漏洞。
一些单位在设计过程中，为了方便化工设备的使用，直接将设计的方案向安装方向倾斜，导致设计方案存在着较大的安全隐患。例如：某单位设计的一台U 型管换热器, 将管板与壳体焊为一体( 这种换热器结构本身就是不合理的) , 设计者认为管束装入壳体后不再需要拉出来, 所以在管束的下方只设计了两条导向滑板, 没有设计滑道或支架。导向滑板与壳体内壁直接接触, 在U 型管束和两条导向滑板与壳体之间形成缝隙, 容易产生缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀会使换热器壳体局部均匀减薄,对于这台设备而言, 由于不能定期拆下管束进行壳体内部检查, 一旦沿着导向滑板形成两条纵向局部减薄区, 将危及这台换热器的安全运行。
为了能够避免此类情况的发生，在设计过程中，设计者应当遵循化工设备结构设计中应尽可能地消除缝隙, 避免缝隙腐蚀的原则，在设计方案与安装方案上做出一个平衡的判断，在保证产品质量与产品性能上在进行安装上的考量。
2.设计方案并无防腐措施。
在化工设备设计方案过程中，由于设计者对于产品腐蚀性估计不足或者根本就对腐蚀性能不了解，导致了所设计出的产品存在着设计结构的问题，这些问题是导致严重事故的最根本的因素。例如：某单位设计的立式蒸煮锅, 进口和出口开在容器的侧壁, 下进上出, 介质为玉米糊。设计压力0. 605MPa , 设计温度200 ℃ , 壳体材料为Q235 - C , 名义厚度10mm。由于有关人员对使用情况不明及设计经验不足, 而将物料进口管与容器内壁之间设计成平齐结构, 忽视了整个工艺流系统是一个压力逐渐降低的过程, 并且玉米糊中还可能夹带气体这一因素,结果在容器使用过程中, 蒸煮锅物料进口管上部筒壁突然撕开1 米多长的纵向裂纹, 沸腾的玉米糊喷出, 造成1 人死亡, 三人受伤的严重事故。事故发生后, 事故调查结果表明, 该蒸煮锅物料进口管上部筒体壁厚已经减薄至0.4~0.9mm。壁厚减薄的详细机理有待进一步研究, 但一个不争的事实是另一家工厂同样工况的同样设备物料进口管采用了插入式接管结构, 经测厚检查证明没有容器筒体壁局部减薄的现象发生。
从上述事故上看，在设计化工设备时，设计者需要针对设备所容纳的溶液、器材、物料等材料进行严格的分析，并针对在设备中发生的化学反应进行专门的分析腐蚀性，通过合理的设计结构可以有效地避免由于汽蚀、闪蒸、冲刷、磨损、磨蚀等原因造成的压力容器壁厚局部减薄, 否则存在着安全隐患。
二、防腐参数设计
1.腐蚀裕量
化工设备的腐蚀裕量应根据容器的设计寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定。这是一个基本概念, 但在笔者接触到的一些化工设备图纸中有时难以判断所标出的腐蚀裕量是否正确, 给设备的安全运行留下隐患。例如一些化工设备图纸及其设计条件单中, 将其介质用一些自定义的代号表达, 其出发点可能是为了其专有技术的保护, 而设计者也忽视了了解介质的腐蚀性、易燃性、毒性。建议, 在这种情况下应将化工介质的腐蚀性、易燃性、毒性等特性在“技术要求”后面专门注明, 以保证化工设备的安全运行。腐蚀裕量的另一方面问题是, 有的甲方委托设计时不按正常的容器设计寿命取相应的腐蚀裕量, 有意少取或不取腐蚀裕量。其出发点往往是项目的投资者想在短时间内收回整个项目的投资成本, 设备投产运行2~3 年后就打算把设备处置掉, 即项目投资中的短期行为。化工设备的设计寿命除有特殊要求外,塔、反应器等主要容器一般不应小于15 年, 一般容器, 换热器等不少于8 年。与容器的正常设计寿命相对应, TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术检察规程》中规定了在役压力容器定期检验要求和缩短内外部检验周期的要求。因此, 在这种情况下, 设计者如果不能说服甲方按正常的化工寿命进行设计的话, 那么就应当实事求是地在图纸中专门注明该容器的设计寿命, 经提醒其使用者和监督者, 避免发生安全事故。
2.所谓“参考图”和“标准图”问题
目前, 许多压力容器设计单位的设计作品中带有明显的仿设计痕迹。模仿设计是一种有效的学习途径。但是, 一个已经取得了压力容器设计资格的单位, 他的设计水平如果总是停留在模仿设计阶段上, 不吃透原参考图的技术内容, 那么就有可能要出问题。例如,有的压力容器设计单位及制造单位对于介质为液氨的压力容器不要求、不进行热处理。问其缘由, 许多人都例举了来自于制冷行业的参考图中没有要求热处理作为例证。各行业都有其特点, 一般地讲也有相应的行业技术标准, JB / T6917-93“制冷行业标准”中对制冷行业中液氨介质的压力容器设计、制造、检验、验收等有全面的要求, 作为其它行业的压力容器设计和制造单位不应简单地照搬某一项设计技术要求。这样做, 存在着安全隐患, 一旦发生了安全事故也应当由设计者承提主要的设计技术责任。
有些压力容器设计单位及制造单位将换热器的系列标准图不加修改照描下来, 作为不同设计条件下的换热器设计图纸使用。在这情况下, 如果介质的腐蚀性较强, 或操作条件有变化也存在着安全隐患。
3.介质浓度
化学介质在不同的浓度和温度条件下具有不同的腐蚀特性。这一点对常见的NaOH 介质尤为明显。对于碳钢和低合金钢制压力容器如果焊后或冷加工后不进行消除应力热处理, 则NaOH 的浓度和温度都有一定的限制,其目的是为了防止产生应力腐蚀破裂。但是,许多压力容器设计单位的有关图纸中, 在“技术特性表”的介质一栏中, 只填写了“碱液”字样, 既没有标注NaOH 的浓度, 也没有提出热处理的要求。
三、化工设备防腐技术措施
在进行化工设备单位设计的过程当中，设计者设计液化石油气贮罐和液氨贮罐图纸不能全面反映出设计之后的保管、防腐要求，由于图纸仅仅能够片面的表现出设计者的意图，而设计者在设计过程中，对与防腐、焊接等要求都不是在书面当中显示的，更多的是在详细的书面文件中体现，不少单位为了节约时间，在没有能够看清楚说明书上所叙述的内容，就按照自认为的工作进行。设计文件是制造、检验、验收的依据。如果压力容器的设计者不清楚其介质的特性并提出相应技术要求的话,那么制造单位( 部门) 则难以保证采取相应的技术措施。压力容器的设计总图除了具有指导制造、检验、验收的作用外, 还往往是签订制造、安装合同的依据。因此, 建议将一些涉及压力容器安全并与其造价直接相关的一些制造、检验、热处理等项内容在总图的技术要求中注明, 否则, 受利益驱使, 有的制造单位( 部门) 可能有意或无意地少做或不做一些应当做的项目, 造成安全隐患。
四、总结
总之, 在目前的市场经济环境下, 化工压力容器的设计工作中出现了一些新的问题,需要相关的领导和有关的设计人员给予关注并予以解决。
参考文献：
[1]汪彪，杨尽.矿物材料在电磁屏蔽中的应用研究[J].广东微量元素科学,2009,16(4):27-31.
[2]杨士元．电磁屏蔽理论与实践[M]．北京：国防工业出版社，2003：10-70．
[3]蒋平平，沈风雷，杨春玲，等.防辐射有机玻璃研究现状及发展趋势[J].工程塑料应用，1999，27(1)：35-37.
[4]张启馨．用于适用x射线防护的含混合镧素元素复合屏蔽材料．中国专利cHll53389A，1997.
[5]用于医用X射线防护的含镧系元素复合屏蔽材料[P]．中国：专利号，96 1 06434．X，2001-10月授权.
[6]饶柏华,汪文学.防X射线有机玻璃的研制[J]．塑料工业,1989,17(6)：5.
[7]张兴祥，段谨源，于俊林，等.有机钡玻璃的研制与性能[J]．塑料工业,1994,22(2)：62-64.
[8]徐文英，崔景荣，汪月生.有机钡高分子材料的研制[J]．工程塑料应用，1988,16(1)：1.
[9]蒋平平，沈风雷．防辐射含铅有机玻璃的制备与性能[J]．塑料工业，2000，28(4)：17-18.
[10]周永来，顾云智．防放射线有机玻璃的研制[J]．化学世界，1982，35(8)：23l-233.
关键词：化工设备腐蚀问题 危害分析 防腐技术措施
在化工设备的设计当中，对于设备的当中的介质对于设备内部的腐蚀以及与之相关联的流动、存积、选材、热处理等多种要求。在正常的化工设备设计过程，此类设备大都是由设备专业以及相关专业的设计人员全面考量之后提出相应的设计内容。但是随着我国市场经济的快速发展，许多非化工专业的人员设计、制造单位直接制作参加到化工设备的设计工作当中，但是受到各种客观条件的限制，不少新加入的设计单位由于经验不足、化工防腐方面考虑不周全等方面存在着大量的问题，造成了化工设备当中存在着大量的安全隐患，本文通过笔者对于化工设备设计过程中的防腐问题进行分析，并对其进行详细讨论，以期能够引起相关行业人群的重视。
一、化工设备腐蚀性的危害分析
当前不少化工设备在抗腐蚀性存在着很多问题，其主要是由于设计方案、使用过程中由于设计单位存在不注意或者不认真、甚至为了能够更快的将产品出厂而降低了化工产品的设计标准、防腐标准等等。
1.设计方案存在漏洞。
一些单位在设计过程中，为了方便化工设备的使用，直接将设计的方案向安装方向倾斜，导致设计方案存在着较大的安全隐患。例如：某单位设计的一台U 型管换热器, 将管板与壳体焊为一体( 这种换热器结构本身就是不合理的) , 设计者认为管束装入壳体后不再需要拉出来, 所以在管束的下方只设计了两条导向滑板, 没有设计滑道或支架。导向滑板与壳体内壁直接接触, 在U 型管束和两条导向滑板与壳体之间形成缝隙, 容易产生缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀会使换热器壳体局部均匀减薄,对于这台设备而言, 由于不能定期拆下管束进行壳体内部检查, 一旦沿着导向滑板形成两条纵向局部减薄区, 将危及这台换热器的安全运行。
为了能够避免此类情况的发生，在设计过程中，设计者应当遵循化工设备结构设计中应尽可能地消除缝隙, 避免缝隙腐蚀的原则，在设计方案与安装方案上做出一个平衡的判断，在保证产品质量与产品性能上在进行安装上的考量。
2.设计方案并无防腐措施。
在化工设备设计方案过程中，由于设计者对于产品腐蚀性估计不足或者根本就对腐蚀性能不了解，导致了所设计出的产品存在着设计结构的问题，这些问题是导致严重事故的最根本的因素。例如：某单位设计的立式蒸煮锅, 进口和出口开在容器的侧壁, 下进上出, 介质为玉米糊。设计压力0. 605MPa , 设计温度200 ℃ , 壳体材料为Q235 - C , 名义厚度10mm。由于有关人员对使用情况不明及设计经验不足, 而将物料进口管与容器内壁之间设计成平齐结构, 忽视了整个工艺流系统是一个压力逐渐降低的过程, 并且玉米糊中还可能夹带气体这一因素,结果在容器使用过程中, 蒸煮锅物料进口管上部筒壁突然撕开1 米多长的纵向裂纹, 沸腾的玉米糊喷出, 造成1 人死亡, 三人受伤的严重事故。事故发生后, 事故调查结果表明, 该蒸煮锅物料进口管上部筒体壁厚已经减薄至0.4~0.9mm。壁厚减薄的详细机理有待进一步研究, 但一个不争的事实是另一家工厂同样工况的同样设备物料进口管采用了插入式接管结构, 经测厚检查证明没有容器筒体壁局部减薄的现象发生。
从上述事故上看，在设计化工设备时，设计者需要针对设备所容纳的溶液、器材、物料等材料进行严格的分析，并针对在设备中发生的化学反应进行专门的分析腐蚀性，通过合理的设计结构可以有效地避免由于汽蚀、闪蒸、冲刷、磨损、磨蚀等原因造成的压力容器壁厚局部减薄, 否则存在着安全隐患。
二、防腐参数设计
1.腐蚀裕量
化工设备的腐蚀裕量应根据容器的设计寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定。这是一个基本概念, 但在笔者接触到的一些化工设备图纸中有时难以判断所标出的腐蚀裕量是否正确, 给设备的安全运行留下隐患。例如一些化工设备图纸及其设计条件单中, 将其介质用一些自定义的代号表达, 其出发点可能是为了其专有技术的保护, 而设计者也忽视了了解介质的腐蚀性、易燃性、毒性。建议, 在这种情况下应将化工介质的腐蚀性、易燃性、毒性等特性在“技术要求”后面专门注明, 以保证化工设备的安全运行。腐蚀裕量的另一方面问题是, 有的甲方委托设计时不按正常的容器设计寿命取相应的腐蚀裕量, 有意少取或不取腐蚀裕量。其出发点往往是项目的投资者想在短时间内收回整个项目的投资成本, 设备投产运行2~3 年后就打算把设备处置掉, 即项目投资中的短期行为。化工设备的设计寿命除有特殊要求外,塔、反应器等主要容器一般不应小于15 年, 一般容器, 换热器等不少于8 年。与容器的正常设计寿命相对应, TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术检察规程》中规定了在役压力容器定期检验要求和缩短内外部检验周期的要求。因此, 在这种情况下, 设计者如果不能说服甲方按正常的化工寿命进行设计的话, 那么就应当实事求是地在图纸中专门注明该容器的设计寿命, 经提醒其使用者和监督者, 避免发生安全事故。
2.所谓“参考图”和“标准图”问题
目前, 许多压力容器设计单位的设计作品中带有明显的仿设计痕迹。模仿设计是一种有效的学习途径。但是, 一个已经取得了压力容器设计资格的单位, 他的设计水平如果总是停留在模仿设计阶段上, 不吃透原参考图的技术内容, 那么就有可能要出问题。例如,有的压力容器设计单位及制造单位对于介质为液氨的压力容器不要求、不进行热处理。问其缘由, 许多人都例举了来自于制冷行业的参考图中没有要求热处理作为例证。各行业都有其特点, 一般地讲也有相应的行业技术标准, JB / T6917-93“制冷行业标准”中对制冷行业中液氨介质的压力容器设计、制造、检验、验收等有全面的要求, 作为其它行业的压力容器设计和制造单位不应简单地照搬某一项设计技术要求。这样做, 存在着安全隐患, 一旦发生了安全事故也应当由设计者承提主要的设计技术责任。
有些压力容器设计单位及制造单位将换热器的系列标准图不加修改照描下来, 作为不同设计条件下的换热器设计图纸使用。在这情况下, 如果介质的腐蚀性较强, 或操作条件有变化也存在着安全隐患。
3.介质浓度
化学介质在不同的浓度和温度条件下具有不同的腐蚀特性。这一点对常见的NaOH 介质尤为明显。对于碳钢和低合金钢制压力容器如果焊后或冷加工后不进行消除应力热处理, 则NaOH 的浓度和温度都有一定的限制,其目的是为了防止产生应力腐蚀破裂。但是,许多压力容器设计单位的有关图纸中, 在“技术特性表”的介质一栏中, 只填写了“碱液”字样, 既没有标注NaOH 的浓度, 也没有提出热处理的要求。
三、化工设备防腐技术措施
在进行化工设备单位设计的过程当中，设计者设计液化石油气贮罐和液氨贮罐图纸不能全面反映出设计之后的保管、防腐要求，由于图纸仅仅能够片面的表现出设计者的意图，而设计者在设计过程中，对与防腐、焊接等要求都不是在书面当中显示的，更多的是在详细的书面文件中体现，不少单位为了节约时间，在没有能够看清楚说明书上所叙述的内容，就按照自认为的工作进行。设计文件是制造、检验、验收的依据。如果压力容器的设计者不清楚其介质的特性并提出相应技术要求的话,那么制造单位( 部门) 则难以保证采取相应的技术措施。压力容器的设计总图除了具有指导制造、检验、验收的作用外, 还往往是签订制造、安装合同的依据。因此, 建议将一些涉及压力容器安全并与其造价直接相关的一些制造、检验、热处理等项内容在总图的技术要求中注明, 否则, 受利益驱使, 有的制造单位( 部门) 可能有意或无意地少做或不做一些应当做的项目, 造成安全隐患。
四、总结
总之, 在目前的市场经济环境下, 化工压力容器的设计工作中出现了一些新的问题,需要相关的领导和有关的设计人员给予关注并予以解决。
参考文献：
[1]汪彪，杨尽.矿物材料在电磁屏蔽中的应用研究[J].广东微量元素科学,2009,16(4):27-31.
[2]杨士元．电磁屏蔽理论与实践[M]．北京：国防工业出版社，2003：10-70．
[3]蒋平平，沈风雷，杨春玲，等.防辐射有机玻璃研究现状及发展趋势[J].工程塑料应用，1999，27(1)：35-37.
[4]张启馨．用于适用x射线防护的含混合镧素元素复合屏蔽材料．中国专利cHll53389A，1997.
[5]用于医用X射线防护的含镧系元素复合屏蔽材料[P]．中国：专利号，96 1 06434．X，2001-10月授权.
[6]饶柏华,汪文学.防X射线有机玻璃的研制[J]．塑料工业,1989,17(6)：5.
[7]张兴祥，段谨源，于俊林，等.有机钡玻璃的研制与性能[J]．塑料工业,1994,22(2)：62-64.
[8]徐文英，崔景荣，汪月生.有机钡高分子材料的研制[J]．工程塑料应用，1988,16(1)：1.
[9]蒋平平，沈风雷．防辐射含铅有机玻璃的制备与性能[J]．塑料工业，2000，28(4)：17-18.
[10]周永来，顾云智．防放射线有机玻璃的研制[J]．化学世界，1982，35(8)：23l-233.