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金屬腐蝕與防護之防腐蝕設計(二)

發(fā)布時間:2018-08-14 16:21:25


(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

設備的外形結構應避免積水


貯罐和容器應有利于排液

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

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

避免焊接中產(chǎn)生局部過熱

加熱方式對器壁溫差的影響

加熱方式對器壁溫差的影響


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避免高溫設備對周圍色構件的熱影響


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保溫時避免形成“冷點“


冷凝液引起腐蝕及設計改進

冷凝液引起腐蝕及設計改進

19.jpg

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

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

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

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

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

用絕緣的方法防止電偶腐蝕


用封閉的方法防止電偶

用封閉的方法防止電偶

電偶結合鄣的位置

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

避免涂漆造成小陽極大陰極的電偶腐蝕電池

排液管

排液管

較厚的陽極性部件起陰極保護作用

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

用焊接代替鉚接和螺紡聯(lián)接


選擇焊接工藝,避免縫隙

選擇焊接工藝,避免縫隙


選擇正確的法蘭結構

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

墊片的尺寸要適宜


保持法蘭連接區(qū)干燥

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

增大間隙尺寸,消除閉塞自查報告條件


貯罐的支承

貯罐的支承


水平容器的支承

水平容器的支承


熱交換器管子和管的聯(lián)接

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

避免流動方向突然變化


避免截面突然變化引起湍流

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

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

除去液流中懸浮固體污物

減少泵吸入管中夾帶的空氣

減少泵吸入管中夾帶的空氣


避免流體的直接沖擊

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

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。


3.應力影響和強度設計

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

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

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

幾種超高強度鋼的KIcc

腐蝕對疲勞性能的影響

腐蝕對疲勞性能的影響

避免應力集中

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

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)

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)

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