压力容器劣化的原因

原创 胡伟明  2020-11-08 20:56:00  阅读 47 次 评论 0 条
摘要:

任何与容器表面接触的物质,无论是有机或无机组分、污水或淡水、蒸汽或空气,都可能在容器表面引起劣化。劣化的形式可以是电化学、化学、机械或以上三种形式的综合。劣化可能由于温度、应力、疲劳(包括由振动和压力变化引起的疲劳)、冲击、高速冲刷或紊流所致。腐蚀腐蚀是引起压力容器材质劣化的主要原因,并且可能发生在容器的任何部位。劣化的严重程度受介质中腐蚀性物质的浓度、温度、特性以及材料耐蚀性的影响。炼油厂中最常见的内部腐蚀介质是硫化物和氯化物组分、苛性碱、无机酸、有机酸、水(特别是低pH的水)、沉积物或疏松的

任何与容器表面接触的物质,无论是有机或无机组分、污水或淡水、蒸汽或空气,都可能在容器表面引起劣化。劣化的形式可以是电化学、化学、机械或以上三种形式的综合。劣化可能由于温度、应力、疲劳(包括由振动和压力变化引起的疲劳)、冲击、高速冲刷或紊流所致。

腐蚀

腐蚀是引起压力容器材质劣化的主要原因,并且可能发生在容器的任何部位。劣化的严重程度受介质中腐蚀性物质的浓度、温度、特性以及材料耐蚀性的影响。

炼油厂中最常见的内部腐蚀介质是硫化物和氯化物组分、苛性碱、无机酸、有机酸、水(特别是低pH的水)、沉积物或疏松的腐蚀性化学物质,其他用于特殊工艺过程的化学物质也可能腐蚀容器。例如,由于苛性碱与应力共同作用引起的应力腐蚀断裂,严重的石墨化腐蚀,孔洞式和层间型脱锌腐蚀,沉积物堵塞及沉积物下腐蚀。

外部腐蚀,特别是隔热层内,随着湿度的增加而加快,该种腐蚀还随空气环境中的污染物而加速发展。在工业区和海滨地区的环境条件下特别易于引起腐蚀。

冲蚀

冲蚀是指由固体颗粒或液滴在材料表面的冲刷引起的表面材料损耗,经常发生在节流处、流向转变处或由于紊流引起的高流速处。典型的冲蚀发生在出入口的接管处、内部管线、隔栅或塔盘折流板、进口接管正对的容器壁、内部支承板和受冲击的折流板处。

组织和成分变化

压力容器在可能引起材料显微结构和金相组织变化的工况下运行时,显微结构和金相组织的变化常常影响金属的力学性能,并导致裂纹或其他劣化。微观组织变化既可由对金属的加热和冷却失误所致,也可由金属的化学成分变化所致。这些变化的例子有石墨化、氢脆、碳化合物析出、晶间腐蚀和脆化。

机械应力

如不采取预防机械应力的措施,将引起容器失效。温度骤变、周期性温度变化、振动、任何原因引起的超压力波动以及外界载荷等都是机械应力源。裂纹、鼓胀、扭曲和内部装置的倾覆是机械应力作用的表征。

选材错误或加工失误

在压力容器上发生的许多问题都可以归结到选材错误或加工失误。由于选材错误或加工失误造成的问题有断裂、泄漏、堵塞和严重腐蚀。

在制造容器前或制造容器的过程中,容器材料内部的夹层如果未被发现,在容器投入运行后,夹层可能扩张,当夹层扩张至板材表面时,就表现为裂纹。

板材中可能存在表面难以发现的缺陷,腐蚀后,这些缺陷会导致泄漏。如果泄漏非常严重或裂纹接近临界值,则会导致失效。

对于新工艺缺乏经验,可能会造成选材不当而导致严重腐蚀。修理时采用物理性能不合适的材料也能导致严重腐蚀或失效。

制造错误

制造错误包括焊接质量差、热处理不当、制造配合尺寸超出GB150.1~150. 4-2011的尺寸误差范围、内部设备安装不当、法兰或螺纹接头组件不匹配。

(1)焊接质量差

不正确的焊接工艺或粗糙的焊接可能会引起未焊透、未熔合、裂纹、咬边、夹渣和气孔,其中任何一种情况都可导致裂纹产生或引起失效。

(2)热处理不当

热处理不当会造成焊缝附近的残余应力偏高,影响金属的物理性能及其耐蚀性,也可导致材料硬化,并可在振动影响下开裂。

高残余应力可能导致在容器运行一段时间后出现延迟裂纹,尤其是在接管和补强板周围。在腐蚀条件下,高残余应力可导致应力腐蚀裂纹,也可导致耐蚀性的改变。

热处理温度过高或保温时间过长会造成材料的损害,以至于材料的物理性能不能满足技术要求。

(3)尺寸偏差

制造工艺不当可导致误差超过GB150.1~150. 4--2011允许的范围,这将导致应力集中并可能引起失效。

(4)安装不正确

内部设备的不正确安装可降低运行效率、通道堵塞及在压力波动时内部设备的移位。

(5)组装不正确

法兰、螺纹连接组件的不匹配或紧固不当可引起渗漏,如果是螺纹连接则会造成完全失效。


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