浅议化工压力容器的防腐蚀管理论文
一、引言
压力容器是化工生产中各种反应的发生场所，化学反应多处在高温高压的环境下，为了保证化学反应的正常进行以及安全的化工生产，就必须密切关注压力容器的使用寿命和自身完整性。导致压力容器使用寿命缩短和自身完整性被破坏的因素分作两种，一是机械性破裂，二是环境破裂。机械性破裂指的是遭受外力撞击而发生的破损;环境破裂指的是腐蚀。机械性破裂多来自外界，容易发现和处理;环境破裂(腐蚀)多发于压力容器内部，不易察觉和处理。本文就化工压力容器发生腐蚀的类型、原因、防治措施等方面，论述一些管理措施。
二、化工压力容器腐蚀的常见类型
化工压力容器常见的腐蚀类型包括：物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀。
1、物理腐蚀
在常温常压下，除了极少数的活泼金属，其他的大部分金属，相互之间不会发生反应。但是在高温高压的环境中，当低熔点的金属变成液态的时候，就会对高熔点的未变成液态的固态金属产生物理溶解作用，这种纯粹是物理性质的剥蚀溶解作用，故称作物理腐蚀。例如，液态锌溶解剥蚀钢制容器就是典型恶物理腐蚀现象。
2、化学腐蚀
化学腐蚀的起因是化学反应。物质的原子被重新排列组合生成新物质的过程，称为化学反应。化学反应中常伴有发光、发热、变色、生成沉淀物等现象，是否生成新的物质，是判断一个反应是否为化学反应的依据。化工压力容器里的化学原料与容器内壁通过置换反应、分解反应、合成反应、氧化还原反应，生成新的物质，改变了化工压力容器材质，削弱了容器耐压耐温的强度。
3、电化学腐蚀
电化学反应指的是，化工压力容器内壁金属与容器内的液态化学原料，由于存在阴阳离子呈现聚集区域的分别，而产生电位差，形成电流回路，使得容器内表面的金属原子不断被剥离出电子，金属原子结构被破坏，最终，内壁金属被不断剥离掉落，形成腐蚀。在化工压力容器内，金属容器与化学原料发生最多的就是电化学反应，电化学腐蚀是最普遍的腐蚀现象。
4、应力腐蚀
化学原料在化工压力容器内部不是静止的，而是在搅拌、反应等作用力下，不断地流动、旋转、翻腾的。多种物质混杂甚至成粘稠状的化学原料在运动中会对容器内壁产生冲刷作用，不论是粘拉或是挤压，统称为应力作用，由此产生的腐蚀称作应力腐蚀。应力腐蚀的发展速度很快，没有外形的明显变化，不易察觉，其造成的破坏性很严重。
三、化工压力容器腐蚀的生成原因与防控举措
1、腐蚀的生成原因
(1)容器本身原因。容器本身引发腐蚀的原因有：①金属化学成分。金属材料具有与容器内的化学原料发生化学反应的特性，金属材料杂质比较多，金属材料的合金成分、比例、加工工艺不合格。②容器制造工艺。在冲压、热处理、焊接等加工过程中，容器金属材料会发生内应力变化。(2)环境原因。在化工生产中，压力容器一方面要承受高温高压的考验，一方面要克服化学原料的各种腐蚀，这些都是有条件有限度的，若是超出了承受的极限，必然会发生腐蚀现象。在加入酸碱等性质的不同化学原料的时候，如果没有按照配方比例严格操作，容器内化学反应物的成分、PH值、浓度、氧化能力等必然会加深腐蚀;在高温高压的环境中，金属的抗腐蚀作用会快速下降，温度与压力越高，抗腐蚀的性能越差;当化学原料流动的速度越快，冲击磨损和空泡磨损的作用就会越大，容器内壁保护膜的脱落速度会因为应力作用而加大。
2、防腐蚀的防控举措
(1)选择合格的压力容器材料。化工压力容器的生产、安装、使用，必须严格执行国标，按照容器的使用用途、安装环境选择合适的容器材料，根据不同的情况，在容器钢材中加入镍、铜、钛、铬等不同的合金，在容器表面进行不同的氧化保护膜的制作。另外，应充分考虑压力容器的安置环境，配置防毒、防爆、防火等附属设施设备。(2)选择合适的缓蚀剂。缓蚀剂的作用是减缓设备的腐蚀速度，根据配比，只需加入原料总量的千分之几、万分之几，就可以有效地保护压力容器内壁的抗腐蚀性能，同时不会对正常的化学反应有任何影响。是一种比较经济实惠的`抗腐蚀方法。(3)提高容器焊接质量。化工压力容器的体积都比较大，需要采用焊接技术拼接制作，一般使用的是电弧焊和氩弧焊这两种焊接工艺。从焊条的选择、焊接的方法、焊接的质量、焊后的热处理，都要按照生产工艺与图纸要求，严格执行，仔细检查，使用晶间腐蚀试验和超声波探伤射线探伤等检验手段，杜绝出现细小的缺陷。最终目的是为了保持焊接区的金相组织与性能，彻底消除焊缝的残余应力，防止产生裂纹。(4)电化学保护。根据电化学原理，采用牺牲阳极保护法或外加电流法，将被保护的金属作为阴极，分别通过牺牲铝、锌、合金等外加阳极，通过外加直流电保护阴极的方法，防止或减缓压力容器金属的腐蚀。(5)使用防腐材料。防腐涂料一般由合成树脂、橡胶、植物油和浆液溶剂等非金属材料调配而成，将其均匀涂抹在压力容器内壁，待干燥后可以形成一层薄膜，削弱化学原料的渗透作用，降低腐蚀电流，从而达到较好的防腐效果。该方法是目前采用最广泛的一种防腐手段。(6)敷设防护衬里。对于腐蚀性很强的化学原料，仅仅使用上述方法是不能有效防控的，此时就需要敷设防护衬里。防护衬里的材料有不锈钢、钛合金、特种陶瓷、聚四氟乙烯、玻璃钢、合成橡胶等。防护衬里的适用性比较单一，成本比较高，一般只在特殊情况下采用。(7)内壁覆盖法。内壁覆盖法是在容器内壁镀一层耐腐蚀金属或陶瓷，亦或通过化学反应使容器金属内壁自身生成一种致密的保护膜。从而隔绝化学原料、水、氧气等与容器钢材的接触，阻止其被腐蚀。内壁覆盖法是一种较为便宜的通用的防护方法。(8)加强日常维护。化工压力容器的防腐蚀，根本之道在于有效预防。因此，增强员工责任心，加强日常的检查维护，是最有效的防腐蚀管理措施。严格执行压力容器的相关使用检修规程、进行定期巡视检查、取样，做好压力容器的运行档案记录工作，在毫末间分析腐蚀状况，做好积极的应对工作，减缓或抑制腐蚀破坏，确保设备的运行安全。
四、结论
总之，化工企业的相关人员要高度重视压力容器的腐蚀现象，时刻保持警惕，及时发现并正确处理压力容器的腐蚀现象，从而抑制或减缓腐蚀破坏，延长设备使用寿命，保证化工设备的安全运行。
4.3检验
4.3.1容器的定期检验分为外部检验，内外检查和内压试验三种。检验间隔为：
4.3.1.1. 外部检验：每年至少进行一次；
4.3.1.2. 内外检验：安全状况等级为1、2级，每六年至少一次，安全状况为3级，每三年至少一次。
4.3.1.3. 耐压试验：对固定式压力容器，每两次内外部检验期间内，至少进行一次耐压试验，移动式压力容器，每六年至少进行一次耐压试验。
4.3.2内外部检验级、耐压试验及低温（绝热）压力容器具体检验要求执行容器规程133－139条规定。
4.4安全附件
4.4.1 安全阀爆破片的制造单位必须持有国家劳动部发给的制造许可证，才能进行制造。使用单位不得自行制造。
4.4.2 安全阀的使用管理按本厂安全阀管理安全管理办法执行。
4.4.3 容器上装有爆破片时，爆破压力不得超过容器的设计压力，并能保证使容器内的压力迅速泄放。
4.4.4 有毒、易爆介质容器的爆破片排口应设放空导管，并引至安全地点或妥善处理。
4.4.5 爆破片应每年更换一次，超压未爆破的爆破片，应立即更换。
4.4.6 爆破片的爆破压力复验时（在工作条件下试验）应有设备主管和安全技术人员在场。
4.4.7 压力表的装设、应符合国家计量部门的规定，压力表至少每年校验一次，新购进的压力表应经校验后才能使用。经检验后的压力表应有合格证铅封。
4.4.8 压力表必须经计量部门批准的单位和人员进行检验。
4.4.9 低压容器的压力表精度不低于2.5级，中压以上容器应不低于1.5级。
4.4.10 压力表盘直径不得小于100毫米，表盘刻度极限值应为容器最高工作压力的1.5－3倍，最好取2倍。装设压力表的位置，应便于操作人员观察，且避免受高温，冻结及震动的影响。
4.4.11 压力表与容器之间应装三通旋塞式形阀，以便拆下校对或更换压力表，盛装蒸汽的容器压力表与容器之间应有存水弯管。盛装高温及强腐蚀介质的容器与压力表之间，应有隔离缓冲装置。
4.4.12 工作介质为气液两相共存的容器，应装设液面计或液面指示器。
4.4.13 盛装易燃、剧毒、有毒介质的液化气体的容器，必须采用板式玻璃液面计式自动液面指示器。
4.4.14 液面计或液面指示器上应有防止液面计泄漏的装置和保护罩。
4.4.15 液面计的汽、液相连管上应装设有切断阀，还应有排污阀，以便清洗和更换。
固定式压力容器固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器，对于为了某一特定用途、仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力容器，以及可移动式空气压缩机的储气罐等按照固定式压力容器进行监督管理；过程装置中作为工艺设备的按压力容器设计制造的余热锅炉依据本规程进行监督管理。
适用范围的特殊规定
压力容器使用单位应当参照本规程第 7 章“使用管理”的有关规定，负责实施本条范围内压力容器的安全管理。
只需要满足本规程总则、材料、设计、制造要求的压力容器
本规程适用范围内的以下压力容器，只需要满足本规程第 1章至第 4章的规定：
1.深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、铝制TSG 21-2016 特种设备安全技术规范板翅式热交换器、过程装置中冷箱内的压力容器；
2.盛装第二组介质（注 1-5）的无壳体的套管热交换器；
3.超高压管式反应器。
压力容器介质分组见本规程附件 A。
只需要满足本规程总则、设计、制造要求的压力容器
本规程适用范围内的以下压力容器，只需要满足本规程第 1、3、4 章的规定：
1. 移动式空气压缩机的储气罐；
2. 水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体或者气压给水（泡沫）压力罐；
3.水处理设备中的离子交换或者过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；
4.蓄能器承压壳体。
1. 移动式压力容器、气瓶、氧舱；
2.军事装备、核设施、航空航天器、铁路机车、海上设施和船舶以及矿山井下使用的压力容器；
3.正常运行工作压力小于 0.1 MPa 的容器（包括与大气连通的在进料或者出料过程中需要瞬时承受压力大于或者等于 0.1 MPa 的容器）；
4. 旋转或者往复运动的机械设备中自成整体或者作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳_涡轮机外壳_液压缸、造纸轧辊等）；
法律依据
《中华人民共和国标准化法》
第二条 本法所称标准（含标准样品），是指农业、工业、服务业以及社会事业等领域需要统一的技术要求。标准包括国家标准、行业标准、地方标准和团体标准、企业标准。国家标准分为强制性标准、推荐性标准，行业标准、地方标准是推荐性标准。强制性标准必须执行。国家鼓励采用推荐性标准。
压力容器设计的基本步骤:
以稳压罐的设计为例，对容器设计的全过程进行讲解。
首先，我们根据用户提出的、在压力容器规范范围内双方签署的具有法律约束力的设计技术协议书，该协议书也可以经双方同意共同修改、完善，以期达到产品使用最优化。
根据稳压罐的设计技术协议，我们知道了容器的最高工作压力为1.4MPa，工作温度为200℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3，要求使用寿命为10年。这些参数就是用户提供给我们的设计依据。
有了这些参数，我们就可以开始设计。
一. 设计的第一步
就是要完成容器的技术特性表。除换热器和塔类的容器外，一般容器的技术特性表包括
a 容器类别
b 设计压力
c 设计温度
d 介质
e 几何容积
f 腐蚀裕度
j 焊缝系数
h 主要受压元件材质等项。一般我所图纸上没有做强行要求写上主要受压元件材质
一. 确定容器类别
容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章第6条（p7）有详细的规定，主要是根据工作压力的大小(p75)、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分(p75)。本例稳压罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，则应划为第Ⅰ类容器。
另：具体压力容器划分类别见培训教材 p4 1-11
何谓易燃介质见 p2 1-6
介质的毒性程度分级见 p3 1-7
划分压力容器等级见 p3 1-9
二. 确定设计压力
我们知道容器的最高工作压力为1.4MPa，设计压力一般取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。
至于是取1.05还是取1.10，就取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则就取上限1.10。
本例介质为无害的压缩空气，且系统管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为
Pc=1.05x1.4
=1.47MPa。
另：什么叫设计压力？计算压力？如何确定？见p11 3-1
液化石油气储罐设计中，是如何确定设计压力的？
三. 确定设计温度
一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。
比如为华北油田设计的容器，且在工作状态无保温的情况下，其工作温度为30℃，其冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。《容规》附件二（p77）提供了一些设计所需的气象资料供参考。本例取设计温度为200℃即可。
四. 确定几何容积
按结构设计完成后的实际容积填写即可。
五. 确定腐蚀裕量
由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和用户期待的使用寿命来确定，实际上应先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。
《容规》第三章表3-3（p23）和GB150第3.5.5.2节（p5）对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。
一般介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。本例取腐蚀裕量为2mm。
另：什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？何谓最小厚度？如何确定？见p12 3-5 3-6
六. 确定焊缝系数
焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150的3.7节（p6）对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，可以按《容规》第85条（p43）所规定的10种情况选择：
其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。
本例选焊缝系数为0.85。
七. 主要受压元件材质的确定
材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。
GB150第8页材料的使用有严格的规定，对这些规定的掌握是非常必要的。比较常用的材料有Q235-B（Q235-C）16MnR和0Cr18Ni9这几种材料
1. 0Cr18Ni9一般用于低于－20℃的低温容器和
对介质有洁净要求的容器，如低温分离器、氟利昂蒸发器等；
2. 16MnR一般用于对安全性要求较高、使用Q235-B时壁厚较大的容器，如油、天然气等。
3. Q235-B使用最广也最经济，GB150第9页对其使用条件作了详细规定：
● 规定设计压力≤1.6MPa；
● 钢板使用温度0℃~350℃；
● 用于壳体时厚度不得大于20mm，且不得用于高度危害的介质。
就本例来说，其使用压力、温度和介质都符合Q235-B的条件，唯有厚度还未知，若超过了20mm则只能使用16MnR，本例就暂定使用Q235-B。
当然啦，如果我们按以下：
●规定设计压力≤2.5MPa；
●钢板使用温度不得超过0℃~400℃；
●用于壳体时厚度不得大于30 mm，且不得用于高度危害的介质。
Q235-B与Q235-C的主要区别也就是冲击试验温度不同，前者为在温度20℃下做 V型冲击试验；后者为在0℃ 时做V型冲击试验
完成了技术特性表，下一步就是容器计算了。
◆ 确定容器直径
计算时首先要确定容器直径。除非用户有要求，一般取长径比为2～5，很多情况下取2～3就可以了。
本例要求容器的几何容积为2m3 。
我们只得先设定直径，再根据此直径和容积求出筒体高度，验算其长径比。设定的直径应符合封头的规格。
我们设定为800mm，查标准JB/T4746《钢制压力容器用封头》附录B，得知此规格的封头容积为0.0796 m3，
则：
筒体高度为 3664mm，
长径比为 3664/800=4.58
若加上封头的高度，可知其长径比太大，我们先前设定的直径太小。
再设定直径为1000mm，查得封头容积为0.1505立方。
得到：
筒体高度为 2164mm
长径比为 2164/1000=2.16
比较理想，则我们确定本例稳压罐的内直径为1000mm，筒体高度圆整为2200mm。
有了容器直径，即可按照GB150公式5-1（p26）计算出厚度为8.30mm。此厚度即为计算厚度，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。本例腐蚀裕量为2mm，与计算厚度之和为10.30mm，与之最接近的钢板商品厚度为12mm，故确定容器厚度为12mm，并且此值符合Q235-B对厚度不超过20mm的要求。
另外本例若选择腐蚀裕量为1mm经济性会好得多，可以思考一下为什么
至此，我们已得到容器外形。
◆ 下一步该是按用户要求和《容规》的规定配置各管口的法兰和接管。
容器上开孔要符合GB150第8.2节（p75）的规定，一般都要进行补强计算，除非满足GB150第8.3节（p75）的条件，则可不必再计算补强。
选择接管时应尽量满足GB150第8.3节的条件，其安全性和经济性都最好，避免增加补强圈。
本例要求的管口直径都在GB150第8.3节的范围内，因此进气口和出气口接管选择φ57x5的无缝钢管，排污口选择φ25x3.5的无缝钢管。法兰按HG20592选择1.6MPa的突面(RF)板式平焊法兰(PL)。
◆ 法兰及其密封面型式
法兰及其密封面型式是设计协议书中要求的，
1. 压力等级必须高于设计压力；
2. 其材质一般与筒体相同；
3. 确定管口在壳体上的位置时，在空间较为紧张的情况下，一般也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm，以避免焊接热影响区的相互叠加。
本例选定进气口、出气口距上下封头环焊缝各300mm。因本例稳压罐工作温度为200℃，故其工作状态下必定有保温层，考虑到保温层厚度以及螺栓安装的需要，选定法兰密封面到筒体表面的距离为150。
◆ 检查孔
除了用户要求的管口外，《容规》第45条（p26）还对检查孔的设置进行了规定。
本例直径为1000mm，按规定必须开设一个人孔。查《回转盖平焊法兰人孔》标准JB580-79 压力容器与化工设备实用手册p614，选择压力1.6MPa级、公称直径450的人孔，密封型式为A型，其接管为φ480x10。因人孔开孔较大，所以人孔一定要使用补强圈补强，查《补强圈》标准JB/T4736，补强圈外径为760，厚度一般等同于筒体。人孔的位置以方便出入人孔为原则，应尽量靠近下封头。本例选定人孔中心距下封头环焊缝500。
立式容器的支座一般选用支承式支座JB/T4724(压力容器与化工设备实用手册第599页)，
另：锻件的级别如何确定？对于公称厚度大于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用何级别？
◆ 管口表的填写
◆ 技术要求的书写
1 本设备按 GB150-1998《钢制制压力容器》进行制造、试验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》的监督。
2 焊接采用电弧焊，焊条牌号：焊接采用J422。
3 焊接接头型式和尺寸除图中注明外，按HG20583的规定进行施焊：A 类和 B 类焊接接头型式为DU3； 接管与筒体、封头的焊接接头型式见接管表；未注角焊缝的焊角尺寸为较薄件的厚度；法兰的焊接按相应法兰标准的规定。
4 容器上的 A 类和 B 类焊接接头应进行射线探伤检查，探伤长度不小于每条焊缝长度的20%，其结果应以符合JB4730 规定中的 Ⅲ 级为合格。
5 设备制造完毕应进行水压试验，试验压力为 MPa。
6 管口、支座及铭牌架方位按本图。
7 设备检验合格后，外表面涂 C06-1 铁红醇酸底漆两道，再涂 C04-42 灰色醇酸磁漆一道。
8 设备检验合格后，内部清理干净，各管口用盲板封严。
10 设备筒体的计算厚度为 mm，封头计算厚度为 mm。
建议使用年限为10年。
交个朋友,刚好我也要用,我是过程装备与控制的.先给你
