蒸壓釜定期檢驗(yàn)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(yàn)，并分析了檢查中發(fā)現(xiàn)的腐蝕坑產(chǎn)生的原因，確認(rèn)凹坑是由灰渣與蒸汽冷凝水不清理形成腐蝕條件和機(jī)械損傷共同作用所造成的，為確保蒸壓釜安全穩(wěn)定運(yùn)行，提出對(duì)其安全保護(hù)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(hù)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(chǔ)存大量蒸汽能量，具有一定的危險(xiǎn)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(chǎng)操作不當(dāng)，管理不規(guī)范會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。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(jìn)行定期檢驗(yàn)。

近日，對(duì)某大型磚廠6臺(tái)176立方蒸壓釜進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)5臺(tái)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(gè)釜底。凹坑最深處達(dá)5.3mm，直徑65mm，存在較大的安全隱患。

1 設(shè)備概況

該6臺(tái)設(shè)備由兩個(gè)廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，有5臺(tái)由洛陽某公司制造，有1臺(tái)由泰安市某公司制造。6臺(tái)設(shè)備具體參數(shù)如下：

設(shè)計(jì)壓力：1.60MPa；設(shè)計(jì)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(tái)設(shè)備于2013年01月投入使用，本次為首次檢驗(yàn)。

2 檢驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容

入場(chǎng)檢驗(yàn)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(yàn)方案，主要檢驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容見表1。

3 檢驗(yàn)結(jié)果及缺陷處理

3.1 宏觀檢驗(yàn)

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(cuò)邊量、余高、棱角度的超標(biāo)，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(tái)蒸壓釜底部發(fā)現(xiàn)離散分布的腐蝕凹坑帶，遍布整個(gè)釜底，凹坑最深處達(dá)5.3mm，直徑65mm。因生產(chǎn)工況相似，5臺(tái)設(shè)備底部腐蝕狀況基本類似，凹坑如圖1（a）所示。第6臺(tái)為備用釜，很少使用，未發(fā)現(xiàn)腐蝕凹坑。本次檢驗(yàn)為首次定期檢驗(yàn)，說明腐蝕凹坑為使用過程中形成的。

3.2 無損檢測(cè)

對(duì)6臺(tái)蒸壓釜主體內(nèi)表面縱環(huán)焊縫進(jìn)行超聲、磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。對(duì)蒸汽接管角焊縫內(nèi)外表面進(jìn)行了磁粉檢測(cè)，也未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)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(duì)其進(jìn)行表面檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷顯示。對(duì)蒸壓釜支座角焊縫外表面進(jìn)行磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷顯示。

3.3 壁厚測(cè)定與強(qiáng)度校核

5臺(tái)蒸壓釜底部存在離散分布的腐蝕凹坑帶，遍布整個(gè)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(jìn)行，對(duì)于剩余壁厚強(qiáng)度校核合格的，不影響定級(jí)，將腐蝕坑打磨圓滑過渡。對(duì)于局部腐蝕深度超過剩余壁厚的應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊合格后定為3級(jí)。

按GB150-2011《壓力容器》進(jìn)行強(qiáng)度校核。見表2。

因該壓力容器未進(jìn)行年度檢查，按試運(yùn)行2年進(jìn)行計(jì)算。年腐蝕速度為1.06mm/年。

經(jīng)強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度不滿足要求，定為5級(jí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)焊，對(duì)于小于3.99mm的凹坑應(yīng)打磨圓滑過渡。

3.4 硬度檢測(cè)

抽檢三處位置對(duì)蒸壓釜材質(zhì)的硬度進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)蒸壓釜的安全閥、壓力表進(jìn)行檢查，均合格。對(duì)蒸發(fā)釜快開門

式安全聯(lián)鎖裝置進(jìn)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(yàn)結(jié)果分析，堿腐蝕、氧腐蝕和機(jī)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(jī)械攪拌，壓制成型，由軌道車?yán)M(jìn)蒸壓釜進(jìn)行蒸汽加熱處理。管道的蒸汽對(duì)保溫磚進(jìn)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(huì)產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，冷凝水會(huì)從磚里滲出流到蒸壓釜底部。因?yàn)檎魤焊组L(zhǎng)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(jī)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(yùn)行穩(wěn)定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，操作工沒有嚴(yán)格按照說明手冊(cè)清理底部殘?jiān)秃瑝A冷凝水。蒸壓釜是一個(gè)反復(fù)循環(huán)使用的壓力容器。底部殘?jiān)秃瑝A冷凝水通過長(zhǎng)時(shí)間的積累達(dá)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(chǎng)運(yùn)送材料的軌道車是由操作工人通過鋼絲繩拖拽進(jìn)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(zhǎng)期不清理底部結(jié)成塊的殘?jiān)?，形成了機(jī)械損傷。

5 腐蝕的防治措施

蒸壓釜其操作特點(diǎn)為頻繁啟停，屬于承受交變載荷的疲勞壓力容器，因此加強(qiáng)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(shí)，嚴(yán)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(xiǎn)非常大。由于蒸壓釜容積大，一旦產(chǎn)生疲勞，加上嚴(yán)重腐蝕，后果相當(dāng)危險(xiǎn)。

底部修理后涂耐高溫（200℃以上）耐酸堿漆，并進(jìn)行烘干處理。避免軌道等硬物在蒸壓釜內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械損傷。及時(shí)排除釜底冷凝水，清除底部殘?jiān)３指獌?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(chǔ)存一定能量，一旦產(chǎn)生事故，將產(chǎn)生很大危險(xiǎn)。對(duì)于防范措施并不難做到，使用單位必須加強(qiáng)設(shè)備安全管理意識(shí)，嚴(yán)格進(jìn)行定期檢驗(yàn)，增加安全防護(hù)措施，降低特種設(shè)備事故的發(fā)生概率。

參考文獻(xiàn)：

[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].