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文檔簡介
1、第十章 防腐蝕設計 設計是設備制造過程的第一個環節,也是最重要的環節。所謂防腐蝕設計,包括耐蝕材料選擇(主體設備材料、零部件材料、覆層材料),在設備結構設計和強度校核中考慮腐蝕控制的要求,在設計中為準備采用的防護技術(如覆蓋層)提供必要的實施條件,對加工制造技術提出指示性意見等。 1. 耐蝕材料選擇 選擇的依據設備 (1)設備的用途 (2)加工要求和加工量 (3)設備在整個裝置中所占的地位,以及各設備之間的相互影響 (4)是否易于檢查、修理或更換 (5)計劃的使用壽命 腐蝕環境 (1)介質的種類、濃度、溫度、壓力、流速、充氣情況等 (2)原料和工藝水中的雜質 ; 設備局部區域(如縫隙、死角)內
2、介質的 濃縮、雜質的富集、以及可能的局部過熱或局部溫度偏低; 介質條件變化的幅度 等。 腐蝕影響(1) 可能發生的腐蝕類型(2) 對全面腐蝕有良好耐蝕性的材料,如不銹鋼,要特別注意可能發生的局部腐蝕問題。 (3) 腐蝕破壞的后果 耐蝕材料評價耐蝕性腐蝕數據的獲得腐蝕數據手冊Crosion Data Survey,開始由Nelson編篡,1975年由美國全國腐蝕工程師協會(NACE)出第5版,由Hammer編篡,分為金屬材料分冊和非金屬材料分冊。1985年金屬材料分冊出了第6版。金屬分冊包括26種金屬和合金在1196種腐蝕介質中的腐蝕數據。非金屬分冊包括36種非金屬材料在803種腐蝕性溶液和氣體
3、中的腐蝕數據。 選材圖例符號腐蝕速度20mpy 50mpy硫酸%G.A.Nelson 歸納腐蝕數據的方格圖 800 溫700 度 600 C 500 400 300 212 175 125 75鉛選材介質濃度%溫度 c 25 50 80 100 硝酸 1.5 mm/y選材 20 40 60 80 100 水中的濃度% 醋 酸 B 氯 丁 橡 膠C10066210圖推薦使用可能有問題例不推薦oF A1個月212 暴露時間:B6個月C12個月150 D12個月足注41推薦使用42不推薦9055可能有問題50增重7060冰醋酸相同618518無水32 E.Hamner歸納非金屬 材料耐蝕能數據的條線
4、圖41C501861 腐蝕圖和選材圖 腐蝕試驗腐蝕試驗包括實驗室試驗,現場掛片試驗和實物試驗三大類。 *耐蝕性評價中應注意的幾個問題(1)任何時候,任何情況下都不要假定或推測材料的使用環境條件,不要在“可能”、“大概”的前提下去選擇材料。 (2)既要考慮材料的優點,更要注意材料的弱點和可能發生的腐蝕問題。 (3)使用不同材料組合時,要考慮材 料之間的相容性。 (4)要十分重視設備實際使用經驗,積累腐蝕數據、案例,特別是設備腐蝕破壞事故的有關資料。將試驗結果和實際使用經驗結合起來,可以為評價材料耐蝕性提供最可靠的依據。 選材鋼溫325度 C 275 225 175 125 75 60 65 70
5、 75 8 0 85 90 95 100 105 110鋼在硫酸中的腐蝕速度200 mpy 20050200 mpy502050 mpy20520 mpy 5 05 mpy選材0 10 20 30 40 5 0 60 70 80 90 100 硫酸 %硫酸的簡單選材圖 (按腐蝕速度 20 mpy) 溫400度 C 350 250 200 150 10050 Dur高硅鐵D20Durimet 20 合金C2 高鎳鉬合金 C3高鎳相鉻合金線Dur曲點沸 pbDurpb C2 Dur c2 Dur C3pb C2 C3 D-20 Dur DurD-20C2C3pb C2 C3 D-20 DurFe
6、pb D-20C2C3Dur除pb以外 其他合金選材在此區沸點下不可使用哈氏合金B及D奈爾遜(Nelson)制作的硫酸 20 40 60 80 100 103.5 H so % 溫 600度 C 500 400 300 200 100 沸點曲線材圖按腐蝕速度不于20(mpy)101 2 3 4589 76選材Nelson硫酸選材圖中各區合用的材料(包括金屬,非金屬) 1 區10%鋁青銅(不含空氣),IlliumG鎳鉻(銅鐵鐵)合金。哈氏合金B及D、 Durimet20合金、Worthile鐵鎳鉻合金、鉛,銅(不含空氣)瀠乃爾合(不含空氣)、鉭、金、鉑、銀、鋯、Nilonel鎳鐵鉻合金、鎢、鉬,
7、3.6型不銹鋼鐵(充氣,濃度到10%)。玻璃,酚醛(石棉)塑料,橡膠(到時170F止)、不透性石墨 2 區高硅鐵,哈氏合金B及D.Durimet20合金(到150F止),鉛,銅(不含空氣),Worthite鐵鎳鉻合金(到150F止),蒙乃爾合金(不含空氣)10%鋁青銅(不含空氣).鎳鑄鐵(20%以下75F)鉭,金,銀,鉑,鋯,Nionel鎳鐵笱合金,鎢,鉬,316型不銹鋼(含空氣,75F,到25%)玻璃,酚醛(石棉),塑料,橡膠(到170F止)不透性石墨 3 區高硅鐵,哈氏合金B及D,Durimet20合金(到150F止),鉛,Worthile鐵鎳鉻保金.蒙乃爾合金(不含空氣),鉭,金,鉑,鋯
8、,鉬,玻璃,不透性石墨 4 區鋼、高硅鐵、哈氏合金B及D.鉛(到96%濃度),Durimet 20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,鎳鑄鐵,316型不銹鋼(濃度80%以上),鉭,金,鉑,鋯,玻璃,不透性石墨(濃度96%以下) 5 區高硅鐵,哈氏合金B及D,Durimet 20合金(到150F止),Worthite鐵鎳鉻合金(到150F止)鉛(至175F及96%)濃度.鉭,金,鉑,玻璃,不透性石墨(到175F,濃度96%)6區高硅鐵,哈氏合金B及D(腐蝕速度20-50mpy),鉭,金,鉑,玻璃7區高硅鐵,鉭,金,鉑,玻璃8區鋼,18-8型不銹鋼,Durimet 20合金,Worthite鐵鎳鉻合
9、金,哈氏合金c,金,鉑,玻璃9區18-8型不銹鋼,Durimet 20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,金鉑,玻璃10區金.鉑.玻璃 物理、機械和加工性能物理性能:密度、傳熱性、導電性 熱膨脹系數等。機械性能:強度、塑性、韌性、等。 加工性能:鑄造、切削、焊接性能 等。 選材幾種材料的處理、機械性能(一)材料性能低碳 鋼 高硅 鑄鐵Si145%低合金鋼不銹 鋼cr18Ni9 鉛99.9塑料 硬pvc工業耐酸瓷不透性石墨環氧玻璃鋼密度(克厘米)7.857.86 7.0 7.8 7.9311.341.31.52.32.41.81.91.61.8熱性能 導熱系數千卡/米.時.度)43-5220C 4
10、5100C29-3820C14-18100C -500C29.90C0.11-0.2520C 180-1200.1520C線脹系數 10/度11.16-11.2820C12.22C100C13.320C -400C17 0C100C2920C-100C50-6020C 420C4520C60-8020C 耐熱性應用溫度范圍 -40-60C不耐溫棄急變 馬丁耐熱濕度80選材幾種材料的處理、機械性能(二)材料性能低碳鋼高硅鑄鐵低合金鋼鉛塑料硬 pvc工業耐酸瓷不透性石墨環氧玻璃鋼機械性能抗拉強度公斤毫米 3848 612 751.22.33.56.32.85.50.72.5812伸長率 2535
11、015355051516 沖擊韌性公斤厘米/厘米1500.12.83.2140350 加工工藝性能良好只宜鑄造良好不良可焊易加工硬而脆易機加工,不可焊,可粘良好(2)材料的耐蝕性和物理、機械、加工性能是材料技術指標的兩個方面。 這兩個方面往往存在矛盾。在耐蝕性和物理、機械、加工性能不能同時滿足時,就要根據設備具體情況有所偏重。或者以耐蝕性為主,對材料物理、機械、加工性能的不足,采取適當措施進行彌補,并制定符合材料性能特點的使用規程;或者以物理、機械、加工性能為主,而對材料實施有效的防護技術,以保證其腐蝕速度達到要求的水平。 經濟指標 經濟指標總的目標是工程投資最少,回收年限最短。腐蝕控制的費用
12、自然應當低于腐蝕造成的經濟損失,包括直接損失和間接損失,而間接損失往往比直接損失大得多 。在實際選材工作中,材料來源和交貨時間起著重要的作用。 選材的一些基本原則 單一材料往往難以同時滿足耐蝕性、物理、機械、加工性能和經濟指標幾個方面的要求,因此應根據不同設備的具體情況,正確處理技術性和經濟性之間的關系。將兩種材料復合使用是一種有效而經濟的方法,得到了廣泛的應用。 所選材料自然應滿足整合裝置的預定壽命,同時應使裝置中各部分的材料均勻劣化 。 主要的金屬材料簡介 碳鋼和鑄鐵 碳鋼和鑄鐵來源廣、價格低。碳鋼強度大、塑性好、可鑄、可鍛、可切削加工、可焊接,制造容易。所以,碳鋼和鑄鐵廣泛用作結構材料,
13、碳鋼和鑄鐵的耐蝕性較差,在潮濕大氣和水中均不耐蝕,很快就生銹。在中性水溶液中碳鋼和鑄鐵的腐蝕與水溶液中所含溶解氧有密切關系。在酸溶液中鋼鐵是不能使用的。在濃硫酸中可以使用碳鋼,但要防止濃硫酸吸水稀釋,故適用于制作密閉容器和輸送管道。 普通低合金鋼 普通低合金鋼是在碳素鋼中加入少量合金元素(總量一般低于3%)而制得的,其優點是鋼材的強度、韌性、塑性得到明顯改善,具有良好的綜合性能,加工工藝性能也較好,而且成本低。 一般說來,由于合金元素含量低于1/8,所以多數普低鋼的耐蝕性能和碳鋼相差不多,但也有一些普低鋼種類在一定的使用環境中耐蝕性大大優于碳鋼。 (1)耐大氣腐蝕低合金鋼 含有銅、磷、鉻等有效
14、合金元素。含少量銅(0.20.5%)的低合金鋼在各種類型大氣中都有良好的耐蝕性能;如果和磷很好地配合,在潮濕氣候條件下耐大氣腐蝕性能可以更好地發揮。 我國發展的16MnCu,09MnCuPTi,10PCuRe等低合金鋼,大氣嚗曬試驗表明,腐蝕速度比低碳鋼低3040%。耐蝕性能改善的原因,是由于對表面不同元素的選擇性浸蝕,生成了一層致密的、附著力好的腐蝕產物膜。 (2)耐H2S腐蝕低合金鋼 為了得到耐H2S腐蝕的低合金鋼,一是加入鉬、鈮、釩、鈦等碳化物形成元素,以減少固溶體中的碳量;二是采用精練技術以降低硫、磷等有害雜質;三是進行回火處理,以獲取馬氏體高溫回火組織。 其中12AlMoV、12Cr
15、2MoAlV、40B等耐硫化氫腐蝕破壞性能較好。 (3)耐氫氮氨腐蝕的低合金鋼 合成氨系統和石油加氫系統中的設備材料處于高溫高壓氫腐蝕或高溫高壓氫氮氨腐蝕條件,后者除滲氫引起的鼓泡、開裂以外,還有滲氮引起的材料脆化。 我國發展的抗氫腐蝕低合金鋼和抗氫氮氨低合金鋼,是加入鈮、釩、鈦、鉬等合金元素,以生成穩定的碳化物和氮化物,減少因氫和碳反應生成甲烷而造成的脫碳和腐蝕問題。如10MoWVNb鋼。 (4)耐海水腐蝕低合金鋼 有效的合金元素有硅、銅、磷、鉬、錳、鉻、鋁、鎳、鎢、鈦等。 我國發展耐海水腐蝕低合金鋼較晚,主要是結合資源特點研制了銅系、磷釩系、磷鈮稀土系、鉻鋁系。如10MnPNbRe,08P
16、V,10CrAlNb鋼等。 高硅鑄鐵 當鑄鐵中硅的含量達到1417%時,稱為高硅鑄鐵。高硅鑄鐵在氧化性、中性以及某些非氧化性酸中均有優良的耐蝕性能。在任何濃度和溫度的硝酸,任何濃度的硫酸、硫酸鹽等介質中,腐蝕速度都很低。耐磨損腐蝕性能也很好,易生成致密的SiO2保護膜,且膜的修復能力很強。加入3.5 4.0%Mo,可顯著提高高硅鑄鐵耐高溫鹽酸性能(稱為硅鉬鑄鐵) 。高硅鑄鐵的缺點是物理、機械和加工性能差,硬度大,質地脆,強度低,熱膨脹系數大,不耐溫度急變;加工困難,故主要用于鑄造形式的管道、管件、泵、閥門、塔節等。 不銹耐酸鋼 金相組織,不銹鋼可分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、 奧氏體鋼,奧氏體鐵素體
17、雙相鋼、沉淀硬化型鋼五大類。 鉻是使不銹鋼獲得優良耐蝕性的主要合金元素,所有不銹鋼的含鉻量都大于13%(原子分數1/8)。鉻的含量愈高,鋼對于氧化性介質和高溫氧化的抵抗力愈強。鉻不銹鋼在氧化性環境中的優良耐蝕性來源于表面形成的致密氧化物膜,使金屬材料處于鈍化狀態。加入鎳、銅、鉬可以改善不銹鋼對弱氧化性介質和非氧化性介質的耐蝕性能,擴大其應用范圍。 (1)馬氏體不銹鋼 馬氏體不銹鋼是指在室溫下具有馬氏體組織的鉻不銹鋼,其碳含量較高,如2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等,隨鋼中含碳量增加,鋼的強度、硬度、耐磨性顯著提高,而耐蝕性下降,因此主要用于制造要求高硬度的部件,如耐磨零件、彈性
18、元件、切削工具,以及在弱腐蝕性介質中使用、要求較高機械性能的器械和零部件。 (2)鐵素體不銹鋼 含鉻量在18 30%范圍內的鉻不銹鋼為鐵素體鋼。 鐵素體不銹鋼耐氯化物應力腐蝕破裂性能較鉻鎳奧氏體不銹鋼好,因而作為耐氯化物應力腐蝕破裂的不銹鋼種類得到迅速發展。但普通鐵素體不銹鋼機械性能較低,沖擊韌性差,缺口敏感性高,因此應用受到限制。普通鐵素體不銹鋼對晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕敏感性較高。 高純高鉻鐵素體不銹鋼如E-Brite26-1具有優異的耐蝕性,特別是優異的耐應力腐蝕破裂,耐孔蝕和縫隙腐蝕,耐晶間腐蝕性能。 (3)奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼的基本型是Cr18Ni810 。奧氏體不銹鋼的高溫強
19、度較高,而熱塑性很好,冷變形能力也非常好,可焊性也優于其他組織的不銹鋼。但其導熱性較差,切削時有粘滯現象,容易產生冷加工硬化。 奧氏體不銹鋼在氧化性,中性,弱氧化性介質中耐蝕性較鉻不銹鋼高。奧氏體不銹鋼的最大問題是局部腐蝕,包括晶間腐蝕,孔蝕,縫隙腐蝕,應力腐蝕破裂。為了提高奧氏體不銹鋼抗局部腐蝕性能,一是提高Cr和Ni的含量,二是加入合金元素Mo、Cu、Si、Ti(或Nb)等,三是降低含碳量。 (4)鐵素體奧氏體雙相不銹鋼 鐵素體奧氏體雙相不銹鋼是在Cr1827%、Ni48%的基礎上,隨用途不同分別加入Mn、N、Si、Cu、Ti等元素而形成的新型不銹鋼。這類不銹鋼不僅具有強度高(0.2約為奧
20、氏體不銹鋼的2倍)、導熱系數大、 膨脹系數小的特點;而且抗氯化物應力腐蝕性能、抗孔蝕和晶間腐蝕性能優于奧氏體不銹鋼,因此近些年得到了迅速的發展。 (5)沉淀硬化型不銹鋼 為了既能保持奧氏體不銹鋼優良的焊接性能,又具有馬氏體不銹鋼的高強度,發展沉淀硬化型(PH)不銹鋼是途徑之一。 它是在最終形成馬氏體后,經過時效處理析出碳化物和金屬間化合物產生沉淀硬化。這類鋼具有很高強度,如17-4PH, 其屈服強度可達1290MPa。耐蝕性和一般不銹鋼相同 。耐熱鋼 在高溫高壓下工作的設備,如裂解爐、轉化爐、鍋爐、蒸汽輪機、熱交換器等,必須使用耐熱鋼和耐熱合金。耐熱鋼,是指鐵含量超過一半的合金。以鐵為主,合金
21、元素總量超過50%的合金稱為鐵基耐熱合金。以鎳為主或以鈷為主的合金則分別稱為鎳基耐熱合金和鈷基耐熱合金。 耐熱鋼的基本要求包括:優良的高溫力學性能(熱強性、抗蠕變性),以及優良的抗高溫氧化性能。 不銹鋼的合理選擇和正確使用 不銹鋼的品種和牌號很多。在這許多種類的不銹鋼中,有很多耐蝕性相近,不同的是機械性能和加工性能。必須指出,不銹鋼不是萬能的,各類不銹鋼的耐蝕性有其自身的特點。因此應當根據設備的具體環境條件進行合理選擇。在選擇時應特別注意局部腐蝕問題,以避免發生不應發生的腐蝕破壞事故 。 有色金屬 (1)鋁 鋁是活潑金屬 ,但鈍化傾向大,在很多介質中可以生成具有保護性的表面氧化膜。這種膜致密,
22、和金屬基底結合牢固,而且在受到破壞時容易自行修復。所以鋁在很多使用環境中有相當高的耐蝕性。鋁在稀硫酸和發煙硫酸中穩定,在濃度大于80%的硝酸中,鋁的耐蝕性優于188型不銹鋼。 鋁也可能發生晶間腐蝕、應力腐蝕。鋁的比重小,熔點低,導熱性和導電性好。強度低,焊接性和鑄造性差,使用溫度不高。 (2)鈦 鈦是活潑金屬,其鈍化能力極強,而且在受到損傷后易于修復。所以鈦在很多腐蝕環境中表現出優良的耐蝕性能。在氧化性溶液中,即使存在各種濃度的氯離子,鈦也是穩定的。在大多數鹽溶液中,特別是在氯化物溶液中耐蝕性優異,而且不會發生孔蝕。在潮濕氯氣中鈦的穩定性很高,超過鎳基合金。 在紅色發煙硝酸中鈦及其合金有爆炸的
23、危險。鈦極易吸氫而變脆,當鈦表面被鐵玷污時有利于吸氫。 常見的一些選材實例堿溶液鎳和鎳合金硝酸不銹鋼濃硫酸碳鋼稀硫酸鉛氫氟酸Monel(蒙耐爾)合金鹽酸Hastelloy(哈氏)合金未污染大氣鋁還原性和非污染溶液銅氧化性溶液含鉻的合金強氧化性溶液鈦2. 結構設計 腐蝕控制對結構設計的一般要求(1)設備的結構應盡可能簡單,減少腐蝕電池形成的機會。(2)從防腐蝕角度看,整體結構比分段結構好 。(3)設備的表面狀態應當均勻、平滑、清潔,突出的緊固件的數目愈少愈好 。 (4) 結構上應盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體停滯、應力集中、局部過熱等不均勻因素。 (5)注意材料的相容性和設備之間的相互腐蝕性影響
24、。(6)采用覆蓋層保護的設備(如襯里設備)有要足夠的強度和剛度,使用中不能變形。 (7)幾何結構應方便設備清洗,維修和防腐蝕施工。 結構設計盡量集中附件、簡化主體設計不良良入孔安全閥排出管排出管入孔安全閥結構設計表面;應簡單、平滑、清潔,避免尖角和切痕。焊縫應整理和打磨,除去凹出物,填充孔隙,突出的緊固件愈少愈好尖角粗糙雪痕圓角平滑不良良I不良(焊接缺陷)良良(磨去凸出物良(填充孔隙)最好較好結構設計設備結構應考慮表面清理、防腐蝕施工、檢查和維修的需要HH/3HH/3不良良不良良管道油漆刷噴砂清理表面 防腐蝕結構設計的若干細則 (1)排液防止液體停滯 金屬結構和設備的外形應避免積水,減少易積水
25、的間隙,凹槽和坑洼;貯罐和容器的內部形狀應有利于液體排放;管道系統內部要流線化,使流動順暢;立式熱交換器的上端管束應與管板平齊,臥式熱交換器最好向出口端稍傾斜,以避免殘留液體;不要使用容易吸收水分和液體介質的絕緣、隔熱、包裝材料。 排液設備的外形結構應避免積水連續焊不良(易積水)良(可避免積水)排水孔處用連續焊形成園角排液不良(聚積沉淀)不良(液體停滯)良良(臥式容器向出口傾斜)貯罐和容器應有利于排液排液立式熱交換器上端管束應與管板平齊不良(液體殘苒)良(2)消除溫度不均和濃度不均 避免局部過熱: 被焊組件的厚度不要相差很大;加熱盤管最好安裝在容器中心,不要緊靠器壁 ;和高溫氣體接觸的設備,要
26、避免局部地區溫度偏低,即避免“冷點”。 消除濕度不均和濃度不均熱景影響區薄壁不良薄壁良(原原度)不良良(對接焊)避免焊接中產生局部過熱消除溫度不均和濃度不均蛇管加熱(置于容器中心)夾套加熱(復蓋面應大)加熱方式對器壁溫差的影響消除溫度不均和濃度不均避免高溫設備對周圍色構件的熱影響熱管線熱構件鞍座不痕(接處局鄣過熱)執管線冷構件冷空氣流通良(減少接角面)石棉熱管最好冷構件消除溫度不均和濃度不均不良(鋼支柱散熱)良(避免形成冷凝液)保溫時避免形成“冷點“熱氣體冷凝液隔熱材料熱氣體消除溫度不均和濃度不均冷凝液引起腐蝕及設計改進440560440560通測壓管穿孔通測壓管穿孔(冷凝液含Hce)通測壓管
27、放液口放液口通測壓管烯烴氧化脫氫反應器混合氣進口烯烴,OHCL,H O消除溫度不均和濃度不均轉化管的結構改進原料氣入口轉化氣出口裂紋(b)熱底式原料氣入口轉化氣出口(a)冷底式Mo鋼HK4o形成冷凝液消除濃度不均: 為了使溶液中各部分的濃度和充氣情況趨向均勻,在必要時應設置攪拌裝置;在向容器中加入濃液時,加入管最好安裝在容器中心 ;管殼式熱交換器的氣液交界面是腐蝕嚴重的部位,這里容易造成有害成分濃縮、溫度不均勻、高速氣流沖刷。如有可能,提高液面使管束完全浸沒,是保護管束的有效措施。 消除溫度不均和濃度不均濃溶液的進口管應安裝在容器中心不良良(避免濃度不均)稀溶液稀溶液濃溶液濃溶液局部濃度高濃溶
28、液消除溫度不均和濃度不均通氣管或安全閥良(液體飛濺?。┎涣迹ㄒ后w飛濺,使器壁積聚凝液和污垢)加液管插入容器中心減少飛濺消除溫度不均和濃度不均冷卻水折流板增加排氣管使水人部充滿上部氣相空間避免了于濕交替和氯離子濃縮常開閥排氣管立式不銹鋼水冷器的結構改進消除溫度不均和濃度不均合成氨氣體再沸器的結構改進氣體進口(低溫變換氣167C)換熱管:1Cr18N97i原結構溶液進口(熱鉀堿溶液)115118C石棉繩氣體進口溶液出口改進后的結構(提高液面,使管束完全浸沒)(3)避免(或減少)電偶腐蝕影響 用絕緣材料把異金屬部件隔離 ;降低異金屬部件之間的電位差異 ;降低電偶對結合處環境的腐蝕性,保持干燥 ;增加
29、異金屬部件在溶液中的距離(不要靠得太近),使腐蝕電池溶液通路的電阻增加;用非金屬涂料層把異金屬部件涂復,最常用的是油漆涂料。但要注意不僅涂復陽極性部件,陰極部件也要涂復。 材料相容性用絕緣的方法防止電偶腐蝕絕緣墊片表銅軸承架鋼軸四氟乙烽軸套絕緣墊片絕緣套管管道閥材料相容性用封閉的方法防止電偶腐蝕封閉(包括焊縫)封閉鋁填角鋼鋁鋁不銹鋼澆注包封化合物材料相容性冷凝液鋁銅不良完全封閉鋁銅良上層結構(鋁)螺釘(不銹鋼)潮濕的一邊支柱(鋼)平臺措施:(1)電偶結合鄣的位置距平臺(可能積水)不低于15CM(2)在潮濕的一邊結合鄣向下材料相容性碳鋼涂料層不銹鋼碳鋼不良涂料層良最好全鄣用碳鋼一不銹鋼復合板出口
30、牛奶桶(316型不銹鋼)碳鋼,內表面涂漆碳鋼漆膜孔隙內發生腐蝕造成穿孔。避免涂漆造成小陽極大陰極的電偶腐蝕電池材料相容性電纜銅合金管線鋁電纜道不良良銅排液管承液槽排液管鋁通道材料相容性較厚的陽極性部件起陰極保護作用不銹鋼葉輪球鑄鐵泵殼(較厚)銅合金管束碳鋼外殼(足夠厚度)(4)避免縫隙 選擇適當的聯接方式,對于不可拆卸聯接,只要允許,應優先選用 ;當設計中縫隙不可以避免時,可以采取適當措施防止形成閉塞條件;固體懸浮物質的沉積是造成縫隙的另一個重要原因。為了防止固體物質沉積,在設計時應考慮澄清和過濾的設施 ;裝置停工時不要用易吸水材料包蓋設備 ;熱交換器管子和管板的連接方式對很多腐蝕問題都有重要
31、影響。 縫隙用焊接代替鉚接和螺紡聯接不良不良較好較好不良(螺紋聯接)良(釬焊)縫隙 不良較好(角焊)最好 (對接焊)不良(間斷焊)良(連續焊)選擇焊接工藝,避免縫隙隙縫(a)螺絲擰緊焊接法蘭(B)插座焊接法蘭(C)插進焊接法蘭(D)凸緣焊接法蘭選擇正確的法蘭結構縫隙不良(墊片空缺)良(墊片平齊)不良(墊片突出)良(墊片平齊)最好(“O”型密封圈)墊片的尺寸要適宜縫隙反應環狀肋條防止冷凝液流入法蘭連接縫隙區可更換的分支管墊片套筒分支管設計使電解液不能浸透墊片,分支易于更換保持法蘭連接區干燥縫隙管板2.8mm25.43.2mm容器壁支管熱電偶套管焊接部位適當加大熱電偶套管和支管管壁的間隙,避免液體
32、停滯加大管子和管板的間隙增大間隙尺寸,消除閉塞自查報告條件縫隙貯罐貯罐裙邊工字鋼梁混凝土底座良混凝土底座貯罐的支承不良縫隙混凝土底座墊板,連續密封焊鞍形支座良最好混凝土底座水平容器的支承縫隙熱交換器管子和管的聯接背部深孔密封焊脹接常規型焊接絕熱環型焊接縫隙縫隙縫隙(5)減少沖刷(磨損) 改善流體的流動狀態,減少湍流和渦旋的形成 ; 流速要適當。 避免流動方向突然改變,以減小流體的沖擊作用。 管道系統中流動截面積不要突然改變,以避免擾動流動狀態。 減少氣體中夾帶的氣泡,懸浮固體物質,除去氣體和蒸氣中的冷凝液滴,可以大大降低液流和氣流對設備的磨損。 沖刷避免流動方向突然變化d良不良最小3ddd最小
33、長度3d最小半徑3d不良良良沖刷不良(螺紋聯接空穴)不良(墊片突出)不良(厚墊環)不良(接管突入容器)良(流線化)避免截面突然變化引起湍流沖刷從氣體中除去凝液,從液流除支空氣蒸汔發生囂貯氣罐凝液分離器氣動閥除氣器排氣閥液流除氣器泵沖刷過濾網液流澄清地泵發動機潤滑油罐過濾器除去液流中懸浮固體污物沖刷進液鉆孔板堰板泵補充液回流液隔板泵吸入管減少泵吸入管中夾帶的空氣沖刷避免流體的直接沖擊折流板可折防沖板高壓蒸汽液流泥漿泵出口平臺平臺腿可拆防沖板(6)相對位置 注意設備之間的相互影響,避免腐蝕液體泄漏,腐蝕性氣流,振動、高溫管道等造成的危害;裝置和設備的選址要考慮到風向、水流等環境條件帶來的腐蝕問題
34、。相對位置注意設備之間的相互影響貯罐通風道吹風機蒸發器控制設備電氣設備(a)腐蝕液體泄漏(b)腐蝕性氣流相對位置注意設備之間的相互影響其他設備泵形成氣泡加強件(C)廢汽排放(D)振動相對位置選擇適當的位置十分重要主風向海水較好位置不好位置碼頭船舶水流廢水熱電廠不好位置較好位置(A)腐蝕性大氣(B)腐蝕性煙塵(C)污染的水流 襯里設備的結構設計要求 襯里設備的結構必須方便襯里施工和維修,結構應盡可能簡單。設備尺寸應當留出足夠余量,特別是接管,以保證在襯里施工后其直徑能滿足工藝要求的容積和流量。 襯里設備的結構必須有足夠的剛度和強度 。設備基礎設計要考慮襯里層增加的重量,特別是大型貯槽、容器、塔器
35、襯磚板,增重是很大的 。 3. 應力影響和強度設計 應力對腐蝕的影響如果材料在使用環境中發生均勻腐蝕,一般將強度和腐蝕分開處理,根據強度要求設計設備壁厚,再加上腐蝕裕量 。(1) 如果材料的使用環境屬于發生應力腐蝕破裂(SCC)的特定環境,那么當材料受到拉應力時就可能發生SCC,導致嚴重的腐蝕問題。 消除殘余應力影響的措施 (1)避免局部應力集中 (2)考慮設備在運行中因熱膨脹、震動、沖擊等原因可能引起的變形。 (3)用熱處理消除殘余應力 (4)用表面噴丸、噴砂、錘打等方法消除表面拉應力并引入壓應力,也可以增加合金材料抵抗應力腐蝕破裂的能力。 (5)施加陰極保護可以使SCC不發生,已發生的裂紋停止生長。 強度設計應力的種類件數比例()加工殘余應力 55 48.7焊接殘余應力 35 31.0操作時熱應力 17 15.0操作時工作應力 4 3.5安裝楊器時的約束力 2 1.8安裝機器時的約束力 113 100SCC事故按應力的分類強度設計1 10 10 10 10 1040
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