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1、仅供参考[整理]安全管理文书液氨储罐腐蚀分析与防止措施日期：__________________单位：__________________第1页共6页仅供参考[整理]液氨储罐腐蚀分析与防止措施氨是一种重要的化工产品和工业原料,广泛应用于炼油、化工、农业、制药、制冷等工业。为便于储存和运输,合成氨厂生产的产品氨通常是将氨气加压或降温处理成液氨,液氨储罐作为一种特殊的压力容器,在这些行业也广泛使用。多年来对液氨储罐的使用和检验发现,这类储罐很少发生强度破坏,大多数是由腐蚀裂纹引起的腐蚀破坏。根据多年实践,本文对液氨储罐可能引起腐蚀的几
2、个方面进行分析,并提出了相应的防护措施,以防止腐蚀的发生。1液氨储罐的腐蚀特征通过对各类液氨储罐的开罐检查发现,储罐内表面焊缝区的腐蚀裂纹比较严重,且多数出现在环焊缝上,裂纹断口没有塑性变形,呈现出典型的脆性裂纹特征。裂纹多数为浅而长的表面裂纹,且有明显的分支,主干裂纹与焊缝方向垂直,尤其在手工电弧焊的引弧处和收弧处、T型接头处及封头环缝与筒体纵焊缝交叉部位,裂纹更严重。磁粉检测发现,焊缝裂纹呈树枝状,主干裂纹多呈线性,分支较短,端部较尖锐,根部稍宽。2液氨储罐腐蚀分析第5页共6页仅供参考[整理]储罐里面的液氨是经过加压或降温而转
3、化成的液化气,它的操作压力就是大气温度下的饱和蒸气压。操作温度和操作压力随气候变化而波动。《压力容器安全技术监察规程》规定,无保温或保冷、盛装低压液化气体的常温储罐,设计温度均取50℃,最高工作压力取所装介质在50℃时的饱和蒸气压力。而广东地区夏天的最高室温一般不会超过40℃,40℃下氨的饱和蒸气压为1155MPa,通常操作压力为018～112MPa,故储罐一般不会因超载而发生强度破坏。由于液化气的膨胀系数非常大,为水的数十倍,如果液体充满储罐,储罐内的压力就不再是蒸气压,而是液体的膨胀压力。储罐的工作压力直接受温度的影响,温度每
4、升高1℃,液氨储罐的压力就可升高11316～11875MPa,温度只要升高3～5℃,储罐就会因严重超载而爆炸。因此,《压力容器安全技术监察规程》规定了储罐在不同充液温度下的装量系数,以保证储罐内有足够的气体空间。如果储罐在投入使用前抽气不完全,就很容易使空气掺杂在里面。液氨在充装、排料及检修等过程中,也会受到空气的污染,储罐焊缝处存在由于操作压力引起的拉应力和焊接残余应力。在拉应力状态下,碳钢在被空气污染的液氨环境中很容易发生应力腐蚀破坏。空气中的O2、CO2、N2都会促进液氨对罐壁材料的腐蚀。不论是在气相或液相中,氨、O2和N2
5、与碳钢或低合金钢组成了应力腐蚀环境,产生应力腐蚀(SCC)。其腐蚀的机理为:在含O2的液氨中,钢表面吸附O2形成氧膜,这使腐蚀电位保持在正值,当材料受拉力产生应变后,膜被破坏,暴露出来的新鲜表面(滑移阶)与有氧膜的金属表面组成微电池,产生快速溶解。在没有其他杂质存在时,O2能在裸露金属表面上再成膜,抑制应力腐蚀的产生;而当液氨中同时溶有N2时,由于N2与O2在滑移阶上产生“竞争吸附”,阻止部分裸露滑移阶的再钝化,从而增加钢的应力腐蚀断裂敏感性[1]。上述有关应力腐蚀的条件,只要缺任何一种,应力腐蚀均不能发生。而空气中的CO2则会导
6、致全面腐蚀,其腐蚀机理为:阴极反应:O2+2NH4+4e——OH-+2NH3阳极反应:2Fe——2Fe2++4e-整个反应为:O2+2NH4+2Fe——2Fe2++2OH-+2NH3有CO2共存时,则生成碳酸铵:2NH3+CO2——NH4CO2NH2NH4CO2NH2——NH4+NH2CO2-第5页共6页仅供参考[整理]反应中产生碳基甲酸氨(NH4CO2NH2)对碳钢有强烈的腐蚀作用,它使钢材表面的钝化膜在滑移台阶产生破裂,并沿此处发展为阳极型的腐蚀裂纹。因此,这两种腐蚀作用相互促进,加剧了材料的腐蚀破坏。这种应力腐蚀与母材的强度
7、有关,强度越高,腐蚀敏感性越大。储存温度也会对应力腐蚀产生影响,0℃以上常温操作的储罐,应力腐蚀易发生。3防护措施及安全评估液氨储罐从设计、制造到使用的各个环节,如果方法不得当,都会对应力腐蚀埋下隐患。故意防腐蚀应从设计、制造到使用过程的整个质量保证体系的各个环节都采取可靠的措施。(1)材料选择。实践证明,材料强度越高,发生应力腐蚀的可能性越大。但不发生应力腐蚀的最低强度限与杂质含量及特性、应力大小、操作速度等因素有关。为了防止应力腐蚀,在综合考虑操作压力、残余应力以及安全性和经济性的情况下,应尽可能选用强度较低的钢材。(2)采用
8、合理的结构和焊接工艺。结构上应避免焊缝过多、过于集中、焊缝不对称、焊缝交叉和焊接顺序不合理等造成的应力集中。制造时应避免强力组焊,防止咬边、错边等缺陷,保证与介质接触的表面尽量光滑[2]。制造完成后,应进行退火热处理以去除焊后残余热应力。正确的焊后
