(十一)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,減少易積水的間隙,凹槽和坑洼; 貯罐和容器的內(nèi)部形狀應有利于液體排放;管道系統(tǒng)內(nèi)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(zhì)的絕緣、隔熱、包裝材料。
設備的外形結構應避免積水
貯罐和容器應有利于排液
立式熱交換器上端管束應與管板平齊
(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,要避免局部地區(qū)溫度偏低,即避免“冷點”。
避免焊接中產(chǎn)生局部過熱
加熱方式對器壁溫差的影響
避免高溫設備對周圍色構件的熱影響
保溫時避免形成“冷點“
冷凝液引起腐蝕及設計改進
轉化管的結構改進
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。
濃溶液的進口管應安裝在容器中心
加液管插入容器中心 減少飛濺
立式不銹鋼水冷器的結構改進
合成氨氣體再沸器的結構改進
(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(huán)境的腐蝕性,保持干燥;
增加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。
用絕緣的方法防止電偶腐蝕
用封閉的方法防止電偶
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
避免涂漆造成小陽極大陰極的電偶腐蝕電池
排液管
較厚的陽極性部件起陰極保護作用
(4)避免縫隙
選擇適當?shù)穆?lián)接方式,對于不可拆卸聯(lián)接,只要允許,應優(yōu)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(zhì)的沉積是造成縫隙的另一個重要原因。為了防止固體物質(zhì)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影響。
用焊接代替鉚接和螺紡聯(lián)接
選擇焊接工藝,避免縫隙
選擇正確的法蘭結構
(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
墊片的尺寸要適宜
保持法蘭連接區(qū)干燥
增大間隙尺寸,消除閉塞自查報告條件
貯罐的支承
水平容器的支承
熱交換器管子和管的聯(lián)接
(5)減少沖刷(磨損)
改善流體的流動狀態(tài),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(tǒng)中流動截面積不要突然改變,以避免擾動流動狀態(tài)。
減少氣體中夾帶的氣泡,懸浮固體物質(zhì),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。
避免流動方向突然變化
避免截面突然變化引起湍流
從氣體中除去凝液,從液流除支空氣
除去液流中懸浮固體污物
減少泵吸入管中夾帶的空氣
避免流體的直接沖擊
(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(huán)境條件帶來的腐蝕問題。
注意設備之間的相互影響
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(十二)襯里設備的結構設計要求
(1)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。
(2)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。
(3)襯里設備的結構必須有足夠的剛度和強度。
(4)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、塔器襯磚板,增重是 很大的。
A 應力對腐蝕的影響
(1) 如果材料在使用環(huán)境中發(fā)生均勻腐蝕,一般將強度和腐蝕分開處理,根據(jù)強度要求設計設備壁厚,再加上腐蝕裕量。
(2) 如果材料的使用環(huán)境屬于發(fā)生應力腐蝕破裂(SCC)的特定環(huán)境,那么當材料受到拉應力時就可能發(fā)生SCC,導致嚴重的腐蝕問題。
B 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(fā)生,已發(fā)生的裂紋停止生長。
強度設計
SCC事故按應力的分類
超高強度鋼在室溫純水中的應力腐蝕 KI-tf曲線
幾種超高強度鋼的KIcc
腐蝕對疲勞性能的影響
避免應力集中
消除應力熱處理對焊接部伴應力腐蝕破裂的影響 (154℃沸騰Mgcl 試驗)
消除應力退火用裝置的布置
噴丸處理對oCr18Ni10不銹鋼應力腐蝕破裂的抑制效果(42%沸騰Mgcl試驗)