管束式集裝箱腐蝕形成原因及預(yù)防措施

張志遠(yuǎn)(石家莊安瑞科氣體機械有限公司 石家莊050061)

管束式集裝箱的范圍包括集裝管束式(框架式)管束集裝箱、捆綁式管束集裝箱、向瓶內(nèi)加注高壓液體擠壓泄氣的管束集裝箱(液壓子站式)。管束式集裝箱最為關(guān)鍵的部分就是大容積鋼制氣瓶，然而由于氣源、使用環(huán)境、路況等等客觀原因，瓶體局部都不同程度的受到腐蝕。有的局部腐蝕對鋼瓶的性能影響很嚴(yán)重，縮短使用壽命，嚴(yán)重的會造成安全隱患。所以在使用一定期限后，鋼制氣瓶要進(jìn)行定期檢驗。定期檢驗是指移動式壓力容器停運時由檢驗機構(gòu)進(jìn)行的檢驗和安全狀況等級評定，其中汽車罐車、鐵路罐車和罐式集裝箱的定期檢驗分為年度檢驗和全面檢驗。

結(jié)合定期檢驗中的經(jīng)驗，常見鋼瓶腐蝕分為鋼瓶腐蝕分為瓶體內(nèi)部和瓶體外部兩種，主要表現(xiàn)為以下幾種情況：

一、鋼瓶內(nèi)部的腐蝕

瓶體內(nèi)部腐蝕主要為介質(zhì)中所含雜質(zhì)對鋼材的腐蝕。

1.天然氣中雜質(zhì)對鋼瓶的腐蝕。

雜質(zhì)對鋼瓶的腐蝕主要為H 2S對鋼材產(chǎn)生的氫脆。氫脆是指由于金屬中殘留氫與金屬生產(chǎn)氰化物所造成金屬脆化現(xiàn)象。

資料介紹：氫脆出現(xiàn)在天然氣鋼瓶中起因于鋼瓶中長期有水的存在，干燥的H 2S不對鋼材有腐蝕性，當(dāng)水中融入大量的H 2S產(chǎn)生電離，生成的氫向鋼中擴(kuò)散，在局部區(qū)域集聚達(dá)到極限濃度時導(dǎo)致鋼的脆性破壞。

由于天然氣中H 2S與水分含量很少，與環(huán)境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同速度進(jìn)行的腐蝕。這種腐蝕速度很慢，為均勻腐蝕。

2.井口氣雜質(zhì)對鋼瓶的腐蝕。

井口氣即井口伴生氣，也是天然氣的一種，主要成分為甲烷。隨著國家清潔能源政策的實施和能源戰(zhàn)略儲備的需要，井口氣經(jīng)過預(yù)處理、低壓分離、增壓、高壓脫水等工序，最終成為符合車用燃?xì)庖蟮腃NG(或進(jìn)一步液化成為LNG)，已經(jīng)成為深化能源利用的新趨勢。

但是由于井口氣的特殊性，氣源所含雜質(zhì)相對天然氣要多，不但含有一定比例的H 2S、CO2、SO2、CO、磷化物氣體等具有腐蝕性、毒性的介質(zhì)，還含有輕油、水分，甚至泥沙等。輕油中溶解了H 2S、CO2、SO2、水分等雜質(zhì)，與鋼材發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，最終生成Fe的化合物，產(chǎn)生的氫還會對鋼材產(chǎn)生氫脆危害，所以，井口氣對于鋼瓶的腐蝕性極強。此種情況腐蝕一般發(fā)生在鋼瓶地部與輕油接觸且泥沙較為聚集的瓶肩部位，產(chǎn)生的是局部腐蝕。

以某公司使用三年的定期檢驗鋼瓶為例，由于氣源中含有大量泥沙和輕油等雜質(zhì)，在瓶體下部泥沙輕油聚集處腐蝕嚴(yán)重，在瓶肩形成局部嚴(yán)重腐蝕。厚度平均減少2-3mm，局部腐蝕點甚至達(dá)到5mm深度。儲量19m3的運輸車，車內(nèi)殘留輕油、泥沙等達(dá)到1.5m3，占7.9%。平均每只鋼瓶損耗重量60-70Kg，占總重2.5%。同時對鋼瓶附件也構(gòu)成腐蝕，縮短使用壽命。因壁厚報廢率可達(dá)30%左右。雜質(zhì)對鋼瓶的腐蝕不僅大大縮短了設(shè)備使用壽命，還對使用安全構(gòu)成隱患。

3.預(yù)防措施：

(1)對于氣源質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)，要進(jìn)行深度過濾和沉淀，去除泥沙，分離出輕油和水分，最大限度去除雜質(zhì)。

(2)改進(jìn)排污系統(tǒng)，對于氣源雜質(zhì)多的情況，有必要對鋼瓶的排污系統(tǒng)改進(jìn)，例如增加排污管口徑等。

(3)對鋼瓶加大維護(hù)保養(yǎng)力度，根據(jù)使用情況，增加定期排污次數(shù)，以便減少雜質(zhì)的殘留。

(4)對于內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重的鋼瓶，建議在全面檢測時對鋼瓶內(nèi)壁做內(nèi)部噴丸處理，改善鋼瓶的抗氫脆能力。

二、瓶體外部的腐蝕。

瓶體外部常見的腐蝕是電化學(xué)腐蝕，就是鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕原電池。因為鐵的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極，遭到腐蝕。特征是在發(fā)生氧腐蝕的表面會形成許多直徑不等的小鼓包，次層是黑色粉末狀潰瘍腐蝕坑陷。由于高壓氣體運輸車總是處于運動狀態(tài)，固定件與鋼瓶之間就會產(chǎn)生摩擦，表面油漆脫落后，瓶體與空氣中水分發(fā)生化學(xué)作用生銹。這種情況多發(fā)生于瓶口法蘭固定部位和鋼帶固定部位。

1.鋼瓶兩端固定法蘭部位的縫隙腐蝕

固定法蘭部位生銹多見于江南華南等多雨氣候濕潤地區(qū)，雨水會滲入法蘭與瓶口螺紋的縫隙形成電解液，縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。腐蝕使縫隙擴(kuò)大，嚴(yán)重后會產(chǎn)生瓶體松動的現(xiàn)象，影響鋼瓶的使用壽命。

2.鋼瓶瓶體固定鋼帶部位的磨損腐蝕

由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過程叫磨損腐蝕。

此種腐蝕多發(fā)生在鋼瓶固定法蘭與鋼帶部位。法蘭在形成縫隙腐蝕后，由于容器總是處于移動狀態(tài)，部件之間的摩擦?xí)箍p隙擴(kuò)大，進(jìn)而加速縫隙腐蝕，腐蝕率會明顯加劇。鋼帶固定部位的磨損也比較常見，重裝高壓氣的過程會使鋼瓶重復(fù)碰撞收縮，鋼帶作為固定瓶體的緊固件，不斷與瓶體摩擦使油漆脫落。水分殘留在瓶體與鋼帶之間形成縫隙腐蝕。

以上兩種腐蝕對鋼瓶本體和緊固件都有較大的危害性。

3.鋼瓶外表面腐蝕的預(yù)防措施

(1)在法蘭與鋼瓶連接處涂密封膠，防止水分進(jìn)入。如果已經(jīng)有腐蝕發(fā)生，應(yīng)先清理腐蝕部位表面，全部除去鐵銹后再進(jìn)行補漆防腐，最后用密封膠密封。

(2)鋼帶與鋼瓶之間應(yīng)墊有絕緣橡膠墊，鋼瓶瓶體漆膜厚度一定要達(dá)到200μm以上，且不能有麻點、劃傷等缺陷。

(3)在江南華南等多雨地區(qū)，由于氣候濕潤，除底漆、面漆外，可對氣瓶的防腐漆增加一道中涂漆，總漆膜厚度達(dá)到260μm以上。

由以上分析可知，管束式集裝箱在使用中的形成的腐蝕有氣源雜質(zhì)含量過多、氣候惡劣或是對設(shè)備維護(hù)不到位，使用不當(dāng)?shù)取＿@些腐蝕會威脅設(shè)備的運行安全，減少管束式集裝箱的使用壽命，對用戶造成潛在的經(jīng)濟(jì)損失，必須引起注意。但是只要針對腐蝕形成原因加以分析，加強對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，采取相應(yīng)對策，這些腐蝕都可以避免。

[1]《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》,TSGR0005-2011,41頁，定期檢驗.

[2]王紅霞，陳奇峰《大容積鋼制無縫氣瓶致脆風(fēng)險的防范措施》，低溫與特氣，2007年4月第2期.

[3]李曉東，《論井口氣的危害與防范》，油氣田地面工程，2009年7月第7期.