酸性环境中压力容器用钢及腐蚀防护新发展

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  摘要:压力容器工作环境恶劣复杂,通常在高温高压高腐蚀下工作,尤其在酸性环境中腐蚀性更强。本文首先分析了压力容器使用过程中酸性环境的定义,以及酸性环境对压力容器使用安全带来的影响。其次,重点探讨压力容器在酸性环境中使用安全性提升以及腐蚀防护的有效技术,重点从腐蚀防护与专用钢材选择两方面进行,提升压力容器在酸性环境中的使用稳定性。
  关键词:酸环境;压力容器;腐蚀防护
  一、压力容器使用中对酸性环境的定义
  关于压力容器使用过程中对酸环境的定义,通常是指当在水与硫化氢混合的天然气气体中,硫化氢的分压≥0.005MPa,此时便定义环境为酸环境。酸环境会导致压力容器,在使用过程中钢材质受到腐蚀,被腐蚀的部分会出现保护程度不均匀的现象,从而导致压力容器局部开裂的严重安全隐患。酸环境会根据硫化物应力开裂最终造成的腐蚀影响来定义,并且在不同形态下,素表现出的腐蚀影响,也有极大差异性,需要根据硫化物在不同环境中,变现出的腐蚀影响强度作出划分,例如在常温状态下并不会出现酸腐蚀,但在使用过程中,一旦发生电离,或者其他原因,将会造成严重的酸腐蚀影响问题,这种受温度变化影响发生腐蚀的情况,也是十分常见的。
  二、酸环境对压力容器安全使用的影响
  酸环境对压力容器使用安全存在极大的隐患,其中最常存在的腐蚀类型为硫化物应力开裂。金属压力容器自身已经出现拉应力,在与酸环境中腐蚀情况下所产生的联合作用力形成一体后,会导致金属压力,容器壁突然发现断裂。这种现象影响十分严重,也是所有压力容器酸,腐蚀影响中最为严重的类型。酸环境对压力容器,钢材质的腐蚀影响可能是持续存在的,虽然在使用初期并没有出现压力容器炸裂的问题,但随着酸环境腐蚀不断渗透,这种问题也会逐渐凸显。压力容器一旦出现破损或者爆炸,将会造成严重的经济损失以及人身安全隐患,酸环境下压力容器使用将长期暴露在隐患中,相当于一颗不定时炸弹,随时都有引爆额危险。
  三、压力容器用钢及防腐蚀技术新路径
  (一)专用钢技术
  为解决压力容器在酸腐蚀环境中的使用安全隐患问题,目前技术已经能够生产压力容器中的专用钢。能够应对压力容器,钢材质使用过程中所面临的不同隐患,选择专用钢来对其进行生产控制,专用钢自身稳定性极强,不容易发生化学反应,属于一种低活性的合金材料。化学腐蚀造成钢材损坏,在进行专用钢选择时,会考虑所处使用环境特征,以及使用过程中,可能会涉及到的隐患问题。专用钢造价成本比较高,但相比于传统的碳素钢,在焊接过程中,不会产生薄弱的情况,能够始终保持生产使用过程中的稳定性。根据调查统计显示,碳素钢在使用过程中,产生酸腐蚀造成的损坏,大部分发生在焊接的区域中,这一部分在受力均衡程度上相对比较低。生产加工中使用,容易出现损坏。而應用脱氧钢在焊接加工,以及其他方面,都可以达到最佳的使用效果,并且不容易出现质量安全隐患。专用钢技术目前正在不断的发展进步,技术应用也不断投入到检验中,从专用钢技术层面,降低压力容器使用中受到的安全隐患影响,最终效果也十分的理想。
  (二)容器修复技术
  金属压力容器使用在酸腐蚀环境中可能已经出现表面损坏,但并不影响使用,此时如果不及时采取修复措施,损伤的区域将会继续发展严重,最终导致压力容器整体损坏。对于表面存在的损伤,并且暂时不会影响到使用安全,此时可以通过修复技术来恢复安全性。但在修复技术应用中,需要根据表面的损伤情况来进行确定,通常情况下,如果表面的损伤鼓泡,直径小于50mm,可以通过钻孔来消除内部存在的应力,打破应力平衡,或者直接将这部分损坏钢材直接切割掉,使用新的钢材进行焊接修复。在进行损伤修复前,还需要对压力容器的结构强度,以及使用过程中的压力情况,进行精准分析,以免在使用过程中出现修复区域炸裂破损的问题。修复技术应用会涉及到后期的焊接处理,因此同样要考虑在焊接结束后的热处理阶段,是否能够达到最佳效果,保障修复的各个环节中,均能够达到压力容器使用安全性提升的效果,以免在使用中出现严重的安全隐患问题,影响到修复的最终效果。
  (三)酸腐蚀防护技术
  酸腐蚀防护,需要使用新型材料来降低腐蚀影响,尤其是针对使用期间存在的问题,根据压力环境分析,可以适应聚合材料,这样在生产加工中,不容易发生酸腐蚀,也能够确保在生产加工中,酸腐蚀带来的影响被降低。集合材料属于一种新型的非金属材料,环氯树枝,最为一种新型的防腐蚀材料,能够使用在不同附体表面中,并且自身的化学性质十分稳定,并不以发生反应。可以将其使用在金属压力容器与酸环境接触的部分,从而避免压力容器壁直接与酸环境相结合,造成腐蚀影响。使用在不同环境下,对于各类影响的综合控制,材料创新与技术创新是最直观有效的方法,材料创新以及技术创新,都会重点突出与金属材料之间的融合性,能够通过这种方法,帮助增强金属材料自身的抗压能力,以及在使用过程中,是否能够存在压力影响。酸腐蚀防护技术并不是单一应用的,还需要与专用钢技术结合使用,突出体现对压力容器在酸环境下的安全防护效果。
  结语
  在酸性环境中使用的压力容器,环境的腐蚀性是一个突出的必须认真考虑的问题。它影响到压力容 器的腐蚀裕量选取和选材以及设备的结构和热处理要求。为此, 各国对其进行了大量的研究和现场实践。通过简 述国内外在酸性环境中压力容器用钢及腐蚀防护现状,其中包括酸性环境的新定义, 酸性环境中的腐蚀类型以及 我国发现的氢致开裂典型失效分析实例, 酸性环境用钢的实验室评价, 我国酸性环境压力容器防止硫化物应力开裂(SSC)的经验和国外酸性环境中压力容器用钢的新发展来认识世界先进水平, 发展国内酸性环境压力容器用钢 及腐蚀防护。
  参考文献:
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  作者简介:
  王旸,宋阳,沈阳东方钛业股份有限公司。
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