空壓機儲氣罐腐蝕裕量的選取研究

李隆駿 張洪波 洪君華

(臺州市特種設備監(jiān)督檢驗中心)

空氣壓縮機是一種用來壓縮空氣、提高氣體壓力或輸送氣體的機械，其配置的儲氣罐構造在空壓機站內(nèi)，小型的與空壓機直接組裝成一體?？諝馔ㄟ^濾清器被吸入空壓機，在空壓機中經(jīng)過壓縮達到規(guī)定壓力后，沿排氣管進入儲氣罐，然后由排氣管路送往使用地點。儲氣罐主要功用是緩和由于排氣不均勻和不連續(xù)而引起的壓力波動，儲備一定數(shù)量的壓縮空氣，維持供需氣量之間的平衡，除去壓縮空氣中的油水。具有建造結構簡單、使用壽命長、對環(huán)境污染少及造價低等優(yōu)點，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，儲氣罐在我國的應用越來越廣泛。

1 國內(nèi)產(chǎn)品標準對腐蝕裕量的規(guī)定

2007年國家質檢總局安全技術規(guī)范TSG R0003-2007(以下簡稱《簡單容規(guī)》)頒布實施后，對于設計壓力不大于1.6MPa、容積不大于1 000L或者工作壓力與容積的乘積不大于1 000MPa·L的儲氣罐已歸入簡單壓力容器范疇[1]。

目前國內(nèi)壓力容器產(chǎn)品主要執(zhí)行GB 150.1～GB 150.4-2011標準[2]；但對于容積小于450L的小型空壓機儲氣罐(屬《簡單容規(guī)》管轄范圍)，據(jù)了解大部分設計、制造單位均執(zhí)行JB/T 6539-92標準[3]。兩種標準對腐蝕裕量的規(guī)定是不同的。

GB 150.1-2011規(guī)定：對有均勻腐蝕或磨損的元件，應根據(jù)預期的容器設計使用年限和對介質的對金屬材料的腐蝕速率(及磨蝕速率)確定腐蝕裕量。但GB 150.1-2011同時規(guī)定介質為壓縮空氣的碳素鋼制容器，腐蝕裕量不小于1mm。JB/T 6539-92規(guī)定的腐蝕裕量是：儲氣罐內(nèi)部有油潤滑時可取腐蝕裕量為0.5mm；無油潤滑取腐蝕裕量為1.0mm。

比較GB 150 與JB/T 6539標準，同樣是儲氣罐產(chǎn)品，只是因為容積不同，腐蝕裕量的取值卻不一樣，似不合理。

2 國外相關標準對腐蝕裕量的規(guī)定

ASME第Ⅷ卷《壓力容器建造規(guī)則》對腐蝕裕量的規(guī)定相對寬松，如不銹鋼、有內(nèi)噴涂和無腐蝕的壓力容器可以將腐蝕裕量設為0，碳鋼容器的腐蝕裕量由生產(chǎn)廠家視情況確定，一般不低于0.2mm[4]。

簡單壓力容器儲氣罐同類歐盟標準EN286規(guī)定腐蝕裕量不得低于0.5mm[5]。

3 在用儲氣罐腐蝕情況調研

目前國內(nèi)儲氣罐的常用材料為Q235B，容積稍大的也有用Q245R和Q345R的。外部腐蝕包括均勻腐蝕與局部腐蝕。均勻腐蝕是指容器器壁金屬整個暴露表面或者是大部分面積上產(chǎn)生基本相同的化學或電化學腐蝕。通過收集一些制造廠家的回收儲氣罐樣品檢驗發(fā)現(xiàn)：只有當外側底部防腐層脫落情況下，才存在著均勻腐蝕情況。局部腐蝕是由于表面局部涂覆材料的破損，表面局部區(qū)域性腐蝕，通過收集一些制造廠家回收的儲氣罐樣品檢驗發(fā)現(xiàn)，在外表面防腐層完好的情況下，未見局部腐蝕發(fā)生。

儲氣罐內(nèi)部介質為空氣或者油氣懸浮物，一般底部還存在一些冷凝水(含油)，空壓機一般都有油潤滑，所以能在容器內(nèi)部對內(nèi)壁形成了一層保護膜。儲氣罐在持續(xù)工作狀態(tài)下，對使用了4～5年回收的儲氣罐樣品進行解剖驗證，內(nèi)壁也基本上無腐蝕。但如果在儲氣罐停止工作的狀態(tài)下，因為底部存在水和其他雜質，內(nèi)部極易形成大面積的均勻腐蝕。但缺乏這方面的典型數(shù)據(jù)。

在特種設備檢驗數(shù)據(jù)庫中，筆者隨機調取了一部分在用儲氣罐定期檢驗中的測厚數(shù)據(jù)，具體情況見表1。

表1 在用儲氣罐定期檢驗中的測厚數(shù)據(jù)

由表1可見，在用儲氣罐或存在著輕微腐蝕，或基本上無腐蝕。不管哪種主體材料，除了一臺40m3大立罐外，腐蝕速率均不大于0.05mm/a。

有資料研究認為，空氣、氮氣與碳素鋼的相容性好，對使用十多年后的儲氣罐解剖檢驗發(fā)現(xiàn)，容器壁厚和材料性能幾乎沒有變化(《簡單容規(guī)》釋義)。

據(jù)了解目前現(xiàn)狀是制造企業(yè)為了產(chǎn)品外觀漂亮，出廠前外表面防腐措施都做得相當好，小型空壓機儲氣罐大多采取了噴塑工藝，在其推薦使用壽命內(nèi)(簡單壓力容器儲氣罐一般為7～8年)，如果外壁沒有人為損傷，基本能保證外腐蝕為0。而且由于壓縮空氣中帶油，所以內(nèi)表面也不容易腐蝕。國外資料中有介紹進行內(nèi)噴涂的，可有效減少內(nèi)腐蝕，但國內(nèi)行業(yè)未見采用該技術的先例。由于國內(nèi)產(chǎn)品目前為止未發(fā)現(xiàn)有進行有內(nèi)噴涂的，所以，腐蝕裕量取0也不合理。

至今未統(tǒng)計到因腐蝕原因導致的儲氣罐失效的事故案例。

4 節(jié)能分析

GB 150對腐蝕裕量的規(guī)定表述最為合理，但“腐蝕裕量不小于1mm”對空壓機儲氣罐似又偏嚴，不符合國家節(jié)能的大方向與政策。在保證安全的同時，也應考慮節(jié)能。

比如《簡單容規(guī)》管轄范圍的小型儲氣罐，很多設計單位給出的推薦使用年限為7年，如腐蝕速率取0.05mm/a，則腐蝕裕量為0.35mm。比GB 150的規(guī)定小了近三分之二。比JB/T 6539-92的規(guī)定小了近三分之一。

僅以JB/T 6539-92執(zhí)行標準制造的小型空壓機儲氣罐為例，國內(nèi)年總產(chǎn)值約15～17億元，以腐蝕裕量減少量占壁厚比(平均4%～5%)計算，則全國年節(jié)約鋼材價值近七千萬元，是相當可觀的。

5 結論

5.1由于《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定了應給出壓力容器的設計使用年限[6]，且《簡單容規(guī)》也規(guī)定了簡單壓力容器應給出推薦使用壽命，所以把腐蝕裕量定為“腐蝕率(mm/a)×推薦(設計)使用年限”得出的乘積更為合理，且可不必規(guī)定下限值，由設計單位負責把關。

5.2根據(jù)調研結果，一般正常工作情況下，腐蝕速率取0.05mm/a是相對合理的。

5.3小型儲氣罐，若相關標準修訂時能對腐蝕裕量的規(guī)定進行調整， 則對全國整個行業(yè)來說，節(jié)能效果是非常明顯的。

[1] TSG R0003-2007，簡單壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].北京：中國計量出版社，2007.

[2] GB 150-2011，壓力容器[S]. 北京：中國標準出版社，2001.

[3] JB/T 6539-92，微型空氣壓縮機用鋼制壓力容器[S].北京：中國標準出版社，1992.

[4] ASME Ⅷ-2010，Boiler and Pressure Vessel Code - 2010 Edition Ⅷ-Rules for Construction of Pressure Vessels Division 3-High Pressure Vessels [S].United States:ASTM,2010.

[5] EN 286-2005，儲存空氣或者氮氣簡單非受火壓力容器[S]. 北京：國家質檢總局特種設備安全監(jiān)察局，2005.

[6] TSG R0004-2009，固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].北京：新華出版社，2009.