壓力容器材料劣化的原因
2021-06-03 15:55:44
作者： 設(shè)備管理與防腐 來(lái)源： 設(shè)備管理與防腐
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劣化
任何與容器表面接觸的物質(zhì)，無(wú)論是有機(jī)或無(wú)機(jī)組分、污水或淡水、蒸汽或空氣，都可能在容器表面引起劣化。劣化的形式可以是電化學(xué)、化學(xué)、機(jī)械或以上三種形式的綜合。
劣化可能由于溫度、應(yīng)力、疲勞（包括由振動(dòng)和壓力變化引起的疲勞）、沖擊、高速?zèng)_刷或紊流所致。
腐蝕
腐蝕是引起壓力容器材質(zhì)劣化的主要原因，并且可能發(fā)生在容器的任何部位。劣化的嚴(yán)重程度受介質(zhì)中腐蝕性物質(zhì)的濃度、溫度、特性以及材料耐蝕性的影響。
煉油廠中最常見(jiàn)的內(nèi)部腐蝕介質(zhì)是硫化物和氯化物組分、苛性堿、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、水（特別是低pH的水）、沉積物或疏松的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，其他用于特殊工藝過(guò)程的化學(xué)物質(zhì)也可能腐蝕容器。
例如，由于苛性堿與應(yīng)力共同作用引起的應(yīng)力腐蝕斷裂，嚴(yán)重的石墨化腐蝕，孔洞式和層間型脫鋅腐蝕，沉積物堵塞及沉積物下腐蝕。
外部腐蝕，特別是隔熱層內(nèi)，隨著濕度的增加而加快，該種腐蝕還隨空氣環(huán)境中的污染物而加速發(fā)展。在工業(yè)區(qū)和海濱地區(qū)的環(huán)境條件下特別易于引起腐蝕。
沖蝕
沖蝕是指由固體顆粒或液滴在材料表面的沖刷引起的表面材料損耗，經(jīng)常發(fā)生在節(jié)流處、流向轉(zhuǎn)變處或由于紊流引起的高流速處。典型的沖蝕發(fā)生在出入口的接管處、內(nèi)部管線(xiàn)、隔柵或塔盤(pán)折流板、進(jìn)口接管正對(duì)的容器壁、內(nèi)部支承板和受沖擊的折流板處。
組織和成分變化
壓力容器在可能引起材料顯微結(jié)構(gòu)和金相組織變化的工況下運(yùn)行時(shí)，顯微結(jié)構(gòu)和金相組織的變化常常影響金屬的力學(xué)性能，并導(dǎo)致裂紋或其他劣化。
微觀組織變化既可由對(duì)金屬的加熱和冷卻失誤所致，也可由金屬的化學(xué)成分變化所致。這些變化的例子有石墨化、氫脆、碳化合物析出、晶間腐蝕和脆化。
機(jī)械應(yīng)力
如不采取預(yù)防機(jī)械應(yīng)力的措施，將引起容器失效。溫度驟變、周期性溫度變化、振動(dòng)、任何原因引起的超壓力波動(dòng)以及外界載荷等都是機(jī)械應(yīng)力源。裂紋、鼓脹、扭曲和內(nèi)部裝置的傾覆是機(jī)械應(yīng)力作用的表征。
選材錯(cuò)誤或加工失誤
在壓力容器上發(fā)生的許多問(wèn)題都可以歸結(jié)到選材錯(cuò)誤或加工失誤。由于選材錯(cuò)誤或加工失誤造成的問(wèn)題有斷裂、泄漏、堵塞和嚴(yán)重腐蝕。
在制造容器前或制造容器的過(guò)程中，容器材料內(nèi)部的夾層如果未被發(fā)現(xiàn)，在容器投入運(yùn)行后，夾層可能擴(kuò)張，當(dāng)夾層擴(kuò)張至板材表面時(shí)，就表現(xiàn)為裂紋。
板材中可能存在表面難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，腐蝕后，這些缺陷會(huì)導(dǎo)致泄漏。如果泄漏非常嚴(yán)重或裂紋接近臨界值，則會(huì)導(dǎo)致失效。
對(duì)于新工藝缺乏經(jīng)驗(yàn)，可能會(huì)造成選材不當(dāng)而導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕。修理時(shí)采用物理性能不合適的材料也能導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕或失效。
制造錯(cuò)誤
制造錯(cuò)誤包括焊接質(zhì)量差、熱處理不當(dāng)、制造配合尺寸超出GB150.1~150. 4-2011的尺寸誤差范圍、內(nèi)部設(shè)備安裝不當(dāng)、法蘭或螺紋接頭組件不匹配。
（1）焊接質(zhì)量差
不正確的焊接工藝或粗糙的焊接可能會(huì)引起未焊透、未熔合、裂紋、咬邊、夾渣和氣孔，其中任何一種情況都可導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生或引起失效。
（2）熱處理不當(dāng)
熱處理不當(dāng)會(huì)造成焊縫附近的殘余應(yīng)力偏高，影響金屬的物理性能及其耐蝕性，也可導(dǎo)致材料硬化，并可在振動(dòng)影響下開(kāi)裂。
高殘余應(yīng)力可能導(dǎo)致在容器運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)延遲裂紋，尤其是在接管和補(bǔ)強(qiáng)板周?chē)Ｔ诟g條件下，高殘余應(yīng)力可導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋，也可導(dǎo)致耐蝕性的改變。
熱處理溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成材料的損害，以至于材料的物理性能不能滿(mǎn)足技術(shù)要求。
（3）尺寸偏差
制造工藝不當(dāng)可導(dǎo)致誤差超過(guò)GB150.1~150. 4--2011允許的范圍，這將導(dǎo)致應(yīng)力集中并可能引起失效。
（4）安裝不正確
內(nèi)部設(shè)備的不正確安裝可降低運(yùn)行效率、通道堵塞及在壓力波動(dòng)時(shí)內(nèi)部設(shè)備的移位。
（5）組裝不正確
法蘭、螺紋連接組件的不匹配或緊固不當(dāng)可引起滲漏，如果是螺紋連接則會(huì)造成完全失效。
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