液氨儲(chǔ)罐腐蝕和預(yù)防措施分析

液氨儲(chǔ)罐腐蝕和預(yù)防措施分析氨作為一種重要的化工原料，為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨。氨易溶于水，溶于水后形成鍍根離子NH4+、氫氧根離子0H-,呈堿性的堿性溶液。液氨多儲(chǔ)于耐壓鋼瓶或鋼槽中，且不能與乙醛、丙烯醛、硼等物質(zhì)共存。液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，具有腐蝕性且容易揮發(fā)，所以其化學(xué)事故發(fā)生率很高。多年來(lái)對(duì)液氨儲(chǔ)罐的使用和檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這類儲(chǔ)罐很少發(fā)生強(qiáng)度破壞,大多數(shù)是由腐蝕裂紋引起的腐蝕破壞。1、液氨儲(chǔ)罐腐蝕分析儲(chǔ)罐里面的液氨是經(jīng)過加壓或降溫而轉(zhuǎn)化成的液化氣，它的操作壓力就是大氣溫度下的飽和蒸氣壓。操作溫度和操作壓力隨氣候變化而波動(dòng)?！秹毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定,無(wú)保溫或保冷、盛裝低壓液化氣體的常溫儲(chǔ)罐,設(shè)計(jì)溫度均取50℃,最高工作壓力取所裝介質(zhì)在50℃時(shí)的飽和蒸氣壓力。而廣東地區(qū)夏天的最高室溫一般不會(huì)超過40℃,40℃下氨的飽和蒸氣壓為H55MPa,通常操作壓力為018-112MPa,故儲(chǔ)罐一般不會(huì)因超載而發(fā)生強(qiáng)度破壞。由于液化氣的膨脹系數(shù)非常大,為水的數(shù)十倍,如果液體充滿儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力就不再是蒸氣壓,而是液體的膨脹壓力。儲(chǔ)罐的工作壓力直接受溫度的影響,溫度每升高1℃,液氨儲(chǔ)罐的壓力就可升高11316?11875MPa,溫度只要升高3?5℃,儲(chǔ)罐就會(huì)因嚴(yán)重超載而爆炸。因此，《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定了儲(chǔ)罐在不同充液溫度下的裝量系數(shù)，以保證儲(chǔ)罐內(nèi)有足夠的氣體空間。如果儲(chǔ)罐在投入使用前抽氣不完全,就很容易使空氣摻雜在里面。液氨在充裝、排料及檢修等過程中，也會(huì)受到空氣的污染,儲(chǔ)罐焊縫處存在由于操作壓力引起的拉應(yīng)力和焊接剩余應(yīng)力。在拉應(yīng)力狀態(tài)下，碳鋼在被空氣污染的液氨環(huán)境中很容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞?？諝庵械?。2、C02、凡都會(huì)促進(jìn)液氨對(duì)罐壁材料的腐蝕。不管是在氣相或液相中,氨、。2和N2與碳鋼或低合金鋼組成了應(yīng)力腐蝕環(huán)境,產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕(SCC)。其腐蝕的機(jī)理為:在含的液氨中，鋼外表吸附形成氧膜,這使腐蝕電位保持在正值,當(dāng)材料受拉力產(chǎn)生應(yīng)變后,膜被破壞,暴露出來(lái)的新鮮外表(滑移階)與有氧膜的金屬外表組成微電池,產(chǎn)生快速溶解。在沒有其他雜質(zhì)存在時(shí),能在裸露金屬表面上再成膜,抑制應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生；而當(dāng)液氨中同時(shí)溶有此時(shí)，由于M與在滑移階上產(chǎn)生“競(jìng)爭(zhēng)吸附”，阻止局部裸露滑移階的再鈍化,從而增加鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性。上述有關(guān)應(yīng)力腐蝕的條件,只要缺任何一種，應(yīng)力腐蝕均不能發(fā)生。而空氣中的CO?那么會(huì)導(dǎo)致全面腐蝕,其腐蝕機(jī)理為：陰極反響:02+2NH4+4e——0H-+2NH3陽(yáng)極反響:2Fe——2Fe2++4e-整個(gè)反響為:02+2NH4+2Fe——2Fe2++20H+2NH3有C02共存時(shí)，那么生成碳酸鏤:2NH3+C()2——NHCO2NH2NH4CO2NH2——NH&+NH2c。2反響中產(chǎn)生碳基甲酸氨(NH4cO2NH2)對(duì)碳鋼有強(qiáng)烈的腐蝕作用，它使鋼材外表的鈍化膜在滑移臺(tái)階產(chǎn)生破裂,并沿此處開展為陽(yáng)極型的腐蝕裂紋。因此,這兩種腐蝕作用相互促進(jìn)，加劇了材料的腐蝕破壞。這種應(yīng)力腐蝕與母材的強(qiáng)度有關(guān),強(qiáng)度越高,腐蝕敏感性越大。儲(chǔ)存溫度也會(huì)對(duì)應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生影響,0℃以上常溫操作的儲(chǔ)罐，應(yīng)力腐蝕易發(fā)生。2、液氨儲(chǔ)罐的腐蝕特征通過對(duì)各類液氨儲(chǔ)罐的開罐檢查發(fā)現(xiàn),儲(chǔ)罐內(nèi)外表焊縫區(qū)的腐蝕裂紋比擬嚴(yán)重,且多數(shù)出現(xiàn)在環(huán)焊縫上,裂紋斷口沒有塑性變形,呈現(xiàn)出典型的脆性裂紋特征。裂紋多數(shù)為淺而長(zhǎng)的外表裂紋,且有明顯的分支,主干裂紋與焊縫方向垂直,尤其在手工電弧焊的引弧處和收弧處、T型接頭處及封頭環(huán)縫與筒體縱焊縫交叉部位,裂紋更嚴(yán)重。磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn),焊縫裂紋呈樹枝狀,主干裂紋多呈線性,分支較短,端部較尖銳，根部稍寬。3、防護(hù)措施及安全評(píng)估液氨儲(chǔ)罐從設(shè)計(jì)、制造到使用的各個(gè)環(huán)節(jié),如果方法不得當(dāng),都會(huì)對(duì)應(yīng)力腐蝕埋下隱患。故意防腐蝕應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造到使用過程的整個(gè)質(zhì)量保證體系的各個(gè)環(huán)節(jié)都采取可靠的措施。(1)材料選擇。實(shí)踐證明，材料強(qiáng)度越高，發(fā)生應(yīng)力腐蝕的可能性越大。但不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的最低強(qiáng)度限與雜質(zhì)含量及特性、應(yīng)力大小、操作速度等因素有關(guān)。為了防止應(yīng)力腐蝕,在綜合考慮操作壓力、剩余應(yīng)力以及安全性和經(jīng)濟(jì)性的情況下,應(yīng)盡可能選用強(qiáng)度較低的鋼材。⑵采用合理的結(jié)構(gòu)和焊接工藝。結(jié)構(gòu)上應(yīng)防止焊縫過多、過于集中、焊縫不對(duì)稱、焊縫交叉和焊接順序不合理等造成的應(yīng)力集中。制造時(shí)應(yīng)防止強(qiáng)力組焊，防止咬邊、錯(cuò)邊等缺陷,保證與介質(zhì)接觸的外表盡量光滑。制造完成后，應(yīng)進(jìn)行退火熱處理以去除焊后剩余熱應(yīng)力。正確的焊后熱處理可以大大降低制造過程中的殘余應(yīng)力,并可以降低焊接熱影響區(qū)的峰值硬度。(3)新投用的儲(chǔ)罐,應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)并進(jìn)行周期性的定期檢驗(yàn)。對(duì)液、氣相界面、引收弧處及T型接頭等易腐蝕部位應(yīng)重點(diǎn)檢驗(yàn)；對(duì)液面以下所有焊縫應(yīng)進(jìn)行100%磁粉或超聲波探傷，假設(shè)條件允許，應(yīng)對(duì)所有焊縫進(jìn)行100%磁粉探傷。對(duì)檢驗(yàn)出的裂紋應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。因應(yīng)力腐蝕界限斷裂韌度JISCC大約只有材料常規(guī)斷裂韌度D0105的165,所以應(yīng)根據(jù)斷裂力學(xué)判據(jù)對(duì)裂紋進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)估,并給出處理意見及下次檢驗(yàn)時(shí)間。對(duì)于不超過164壁厚和深度小于4mm的淺裂紋,可以采用打磨的方法進(jìn)行機(jī)械消除，但要嚴(yán)格控制打磨工藝；對(duì)于較深的裂紋,先進(jìn)行打磨處理后再進(jìn)行補(bǔ)焊。補(bǔ)焊前應(yīng)先預(yù)熱加溫以防止焊接硬化,焊接時(shí)宜采用低氫焊條,焊后進(jìn)行探傷復(fù)查,并進(jìn)行去應(yīng)力處理。(4)對(duì)投入使用前的新儲(chǔ)罐應(yīng)徹底清除里面的空氣；在充裝、排料及檢修等過程中,采取一定的措施防止帶進(jìn)任何空氣。對(duì)大型儲(chǔ)罐應(yīng)連續(xù)冷凝氨蒸氣,而不凝氣體大局部是空氣，應(yīng)將其排出。對(duì)較小的設(shè)備用抽氣或蒸騰除去儲(chǔ)罐里面的空氣?？傊?消除儲(chǔ)罐里面的空氣污染,可以有效地防止應(yīng)力腐蝕。⑸定期檢