蒸壓釜定期檢驗及腐蝕原因分析

王華雄　張博

摘 要：本文介紹了大型蒸壓釜的定期檢驗，并分析了檢查中發(fā)現(xiàn)的腐蝕坑產(chǎn)生的原因，確認凹坑是由灰渣與蒸汽冷凝水不清理形成腐蝕條件和機械損傷共同作用所造成的，為確保蒸壓釜安全穩(wěn)定運行，提出對其安全保護的方法，提高壓力容器使用安全。

關(guān)鍵詞：蒸壓釜；定檢；腐蝕；保護方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.006

蒸壓釜是一種PV值較大的壓力容器，它在工作期間儲存大量蒸汽能量，具有一定的危險性。蒸壓釜生產(chǎn)的產(chǎn)品主要應(yīng)用在建筑相關(guān)行業(yè)，制造灰砂磚等硅酸鹽建筑產(chǎn)品，在容器內(nèi)部完成CaO—SiO2—H2O的水熱反應(yīng)。考慮到是大型的壓力容器，如果現(xiàn)場操作不當，管理不規(guī)范會產(chǎn)生危險。根據(jù)TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，蒸壓釜應(yīng)按規(guī)定周期進行定期檢驗。

近日，對某大型磚廠6臺176立方蒸壓釜進行定期檢驗時，發(fā)現(xiàn)5臺蒸壓釜底部存在大面積呈斷續(xù)狀分布的腐蝕凹坑帶，遍布整個釜底。凹坑最深處達5.3mm，直徑65mm，存在較大的安全隱患。

1 設(shè)備概況

該6臺設(shè)備由兩個廠家進行設(shè)計制造，有5臺由洛陽某公司制造，有1臺由泰安市某公司制造。6臺設(shè)備具體參數(shù)如下：

設(shè)計壓力：1.60MPa；設(shè)計溫度204℃；工作壓力1.50MPa；工作溫度：201℃；工作介質(zhì)：水蒸汽、水、灰砂磚坯；筒體、封頭材料均為Q345R；壁厚：封頭24mm，筒體18mm/20mm；腐蝕余量：筒體4.0mm，封頭2.0mm；內(nèi)直徑2500.0mm。該6臺設(shè)備于2013年01月投入使用，本次為首次檢驗。

2 檢驗項目及內(nèi)容

入場檢驗前，審查相關(guān)資料，結(jié)合設(shè)備使用情況、損傷模式制定了檢驗方案，主要檢驗項目和內(nèi)容見表1。

3 檢驗結(jié)果及缺陷處理

3.1 宏觀檢驗

封頭與筒體的連接，開孔位置，縱環(huán)焊縫的布置，支撐的布置均符合要求。未發(fā)現(xiàn)錯邊量、余高、棱角度的超標，焊縫內(nèi)表面無咬邊，無工卡具焊跡。排放裝置有堵塞，外保溫層局部破損。在5臺蒸壓釜底部發(fā)現(xiàn)離散分布的腐蝕凹坑帶，遍布整個釜底，凹坑最深處達5.3mm，直徑65mm。因生產(chǎn)工況相似，5臺設(shè)備底部腐蝕狀況基本類似，凹坑如圖1（a）所示。第6臺為備用釜，很少使用，未發(fā)現(xiàn)腐蝕凹坑。本次檢驗為首次定期檢驗，說明腐蝕凹坑為使用過程中形成的。

3.2 無損檢測

對6臺蒸壓釜主體內(nèi)表面縱環(huán)焊縫進行超聲、磁粉檢測，未發(fā)現(xiàn)超標缺陷。對蒸汽接管角焊縫內(nèi)外表面進行了磁粉檢測，也未發(fā)現(xiàn)超標缺陷顯示。將蒸壓釜底部母材上的凹坑打磨露出金屬光澤后，對其進行表面檢測，未發(fā)現(xiàn)超標缺陷顯示。對蒸壓釜支座角焊縫外表面進行磁粉檢測，未發(fā)現(xiàn)超標缺陷顯示。

3.3 壁厚測定與強度校核

5臺蒸壓釜底部存在離散分布的腐蝕凹坑帶，遍布整個釜底，蒸壓釜底部存在局部腐蝕。

依據(jù)TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》8.5.7的相關(guān)規(guī)定。

考慮到腐蝕坑數(shù)量較多，總體按以下處理方式進行，對于剩余壁厚強度校核合格的，不影響定級，將腐蝕坑打磨圓滑過渡。對于局部腐蝕深度超過剩余壁厚的應(yīng)當進行補焊，補焊合格后定為3級。

按GB150-2011《壓力容器》進行強度校核。見表2。

因該壓力容器未進行年度檢查，按試運行2年進行計算。年腐蝕速度為1.06mm/年。

經(jīng)強度計算，最小需要壁厚T=11.89+2×1.06=14.01mm，可推算得知，凹坑深度大于3.99mm，強度不滿足要求，定為5級，應(yīng)當進行補焊，對于小于3.99mm的凹坑應(yīng)打磨圓滑過渡。

3.4 硬度檢測

抽檢三處位置對蒸壓釜材質(zhì)的硬度進行檢測，分別是兩側(cè)封頭和中間位置。未發(fā)現(xiàn)硬度值異常。

3.5 安全附件和儀表檢查

對蒸壓釜的安全閥、壓力表進行檢查，均合格。對蒸發(fā)釜快開門

式安全聯(lián)鎖裝置進行檢查，聯(lián)鎖裝置符合要求。

4 腐蝕原因的分析

根據(jù)試驗結(jié)果分析，堿腐蝕、氧腐蝕和機械損傷的共同作用是腐蝕的原因。保溫磚的原材料是Ca（OH）2、SiO2等物質(zhì)。它們通過機械攪拌，壓制成型，由軌道車拉進蒸壓釜進行蒸汽加熱處理。管道的蒸汽對保溫磚進行逐步升溫升壓的過程中，保溫磚的原材料溫度低遇到蒸汽會產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，冷凝水會從磚里滲出流到蒸壓釜底部。因為蒸壓釜底長度約30米，兩端有排水孔，中間未設(shè)排水孔，所以冷凝水較難全部排干凈，產(chǎn)生了腐蝕環(huán)境。

冷凝水中含有原料中的Ca（OH）2，隨著溫度的升高，堿濃度越來越高，形成了堿環(huán)境腐蝕。

腐蝕機理為：

在陽極釜①Fe+2OH—→Fe（OH）2+2e

蒸汽的品質(zhì)一般，含氧量較高，冷凝水中有溶解氧存在，鐵離子繼續(xù)氧化。

4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3

在陰極2H2O+2e→OH—+H2↑

一般低合金鋼在堿溶液中運行穩(wěn)定。經(jīng)現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)，操作工沒有嚴格按照說明手冊清理底部殘渣和含堿冷凝水。蒸壓釜是一個反復(fù)循環(huán)使用的壓力容器。底部殘渣和含堿冷凝水通過長時間的積累達到了一定的濃度堿液，破壞了鋼鐵表面的氧化膜，先形成淺坑，逐步形成較深的腐蝕坑。

現(xiàn)場運送材料的軌道車是由操作工人通過鋼絲繩拖拽進入蒸壓釜內(nèi)部，受力不均勻，容易產(chǎn)生沖擊，在釜內(nèi)不斷與母材磨損，底部母材與鋼絲繩直接接觸，加上長期不清理底部結(jié)成塊的殘渣，形成了機械損傷。

5 腐蝕的防治措施

蒸壓釜其操作特點為頻繁啟停，屬于承受交變載荷的疲勞壓力容器，因此加強蒸壓釜的日常監(jiān)管工作非常重要。提高企業(yè)人員的安全意識，嚴格按照操作說明書作業(yè)，提高操作人員的技能十分的必要。

蒸壓釜PV值大，腐蝕加劇，產(chǎn)生疲勞，引起設(shè)備爆炸危險非常大。由于蒸壓釜容積大，一旦產(chǎn)生疲勞，加上嚴重腐蝕，后果相當危險。

底部修理后涂耐高溫（200℃以上）耐酸堿漆，并進行烘干處理。避免軌道等硬物在蒸壓釜內(nèi)產(chǎn)生機械損傷。及時排除釜底冷凝水，清除底部殘渣，保持釜內(nèi)清潔。

6 結(jié)束語

蒸壓釜雖然工作壓力不大，但是其容積較大，儲存一定能量，一旦產(chǎn)生事故，將產(chǎn)生很大危險。對于防范措施并不難做到，使用單位必須加強設(shè)備安全管理意識，嚴格進行定期檢驗，增加安全防護措施，降低特種設(shè)備事故的發(fā)生概率。

參考文獻：

[1]TSG21-2016 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[2]GB150-2011 壓力容器[S].