導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 特種設備論文>>正文

表面涂層技術在壓力容器腐蝕防護上的應用

文檔作者：楊景文檔來源：安慶石化總廠機動處		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月24日
下載地址：點擊這里	文件大?。?168.16 KB 共5頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共5頁]

本文件共5頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?68.16 KB 共5頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：壓力管道安裝過程中對直埋管的安全質(zhì)量控制

上一篇：鍋爐受熱面管子超音速活性鎳基復合防護涂…

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

檢驗與修復
表面涂層技術在壓力容器腐蝕防護上的應用
安慶石化總廠機動處楊景
摘要：針對石化企業(yè)壓力容器中的典型腐蝕環(huán)境，優(yōu)化篩選配制了適用性涂料并進行了模擬環(huán)境
與實物環(huán)境的試驗研究，提出以表面涂層技術為基礎與斷裂力學安全評估方法相結(jié)合進行在用壓
力容器的綜合延壽，以解決介質(zhì)環(huán)境作用下壓力容器的安全性問題。
關鍵詞：表面涂層；壓力容器；腐蝕防護；應用
中圖分類號：!"#$% 文獻標識碼：&amp;amp; 文章編號：#’’# ( )%*$（+’’+）’, ( ’’)* ( ’,
!""#$%&amp;amp;’$() (* +,-*&amp;amp;%. /(&amp;amp;’$)0 1.%2)(#(03 $) /(--(4$()
5-.6.)’$() (* 5-.44,-. 7.44.#4
-./0.1 23456783907:; <65=> 8!9: ;$)0
!<4’-&amp;amp;%’：?. 480> @:@35 0. 76..37406. <048 483 4A@07:; 76556>0B3 3.B056.93.4 C65 @53>>D53 B3>>3;> 0. @345678390E
7:; 3.435@50>3>，>D04:F;3 76:40.1 9:4350:;> <353 @53@:53G FA 6@4090H3G >7533.0.1 93486G，3I@35093.4:; 53>3:578
D.G35 >09D;:43G 3.B056.93.4 :.G CD;; ( >7:;3 3.B056.93.4 <:> 7:5503G 6D4 :.G : 769@5383.>0B3 93486G 48:4
769F0.3> >D5C:73 76:40.1 4378.6;61A :.G C5:74D53 9378:.07> >:C34A :>>3>>93.4 46 3I43.G 3/D0@93.4 >35B073 ;0C3
:.G >6;B3 483 >:C34A @56F;39 6C @53>>D53 B3>>3; D.G35 3.B056.93.4:; :7406. 6C 483 93G0: <:> @56@6>3GJ
=.3 >(-?4：>D5C:73 76:4；@53>>D53 B3>>3;；76556>06. @53B3.406.；:@@;07:406.
# 概述
近十多年來，隨著高含硫原油的加工、低合金高
強鋼的廣泛應用和化工設備的長期超期服役，腐蝕
和應力腐蝕的危害性顯得十分突出，介質(zhì)環(huán)境作用
下壓力容器與管道的安全性研究是當前的一個重要
課題［#、+］。
迄今為止，人們從以下四個方面來控制介質(zhì)對
化工設備的腐蝕，一是開發(fā)高耐蝕性能材料；二是通
過鈍化技術、陽極保護技術、緩蝕劑技術來增強陽極
極化，提高抗蝕能力；三是通過陰極保護技術來增強
陰極極化達到抗蝕目的；四是通過表面改性技術、表
面涂覆技術等方法的應用來保護化工設備，避免腐
蝕介質(zhì)的直接作用。
本文簡要地介紹了應用表面涂層技術進行壓力
容器腐蝕防護的試驗研究和應用情況。
+ 抗?jié)馣+L 應力腐蝕的LLM! 試驗
根據(jù)濕K+L 環(huán)境下的腐蝕特點，在常溫飽和的
K+L 水溶液中進行LLM! 試驗，比較涂覆前后試樣的
應力腐蝕開裂敏感性。
+N# 試驗條件
（#）試驗設備：在日本LOM! ( ,’’’ ( PQK 型恒
慢應變速率應力腐蝕試驗機上進行，并在日本-LR
( LS 掃描電鏡上進行斷口微觀掃描和能譜分析。
（+）試驗方法：試驗參照?LT#QQ) 年制定的《慢
應變應力腐蝕試驗方法》有關標準執(zhí)行，K+L 飽和溶
液按U-VO !RT#$$—Q’ 標準執(zhí)行。
（*）試樣置備：參照?LT 標準，試樣加工成光滑
的板狀，試樣的化學成分和力學性能見表#、表+。
· )* ·
試樣分為三組，分別為! 組（刷涂聚胺脂基體!"#$
% &amp;amp; ’ 涂料）、" 組（刷涂環(huán)氧基體!"#$ % ( ’ 涂料）、#
組（裸樣，無涂層）。
（)）試驗介質(zhì)與環(huán)境：室溫、常壓、飽和*(+ 水溶
液（,-./*01 2 ./3415 2 飽和*(+ 水溶液）和低濃
度*(+ 水溶液（(6,77" 15 % 2 )&amp;amp;,77" *(+ 水溶液），
在通*(+ 氣體之前，用氮氣去氧。
表&amp;amp; &amp;amp;89:; 試樣的化學成分（$）
1 + +$ 9: < =
,-&amp;amp;6 ,-,&amp;amp;88 ,-)&amp;amp; &amp;amp;->&amp;amp; ,-,&amp;amp;? @ ,-,,(
表( &amp;amp;89:; 試樣的力學性能
!% （ 3A ""(） !&amp;amp; （ 3A ""(） ". （ $）
>8, .), (8
（.）應變速率：根據(jù)以往研究結(jié)果和有關資料，
產(chǎn)生+11 敏感的應變速率都集中在&amp;amp;, % . B &amp;amp;, % 6C% &amp;amp;
內(nèi)，因此試驗中應變速率取為&amp;amp;, % .C% &amp;amp;數(shù)量級。
(-( 試驗結(jié)果的評定內(nèi)容
試驗中采用以下幾種方法對++;D 試驗結(jié)果進
行評定：
（&amp;amp;）采用公式（&amp;amp;）進行++;D 試驗結(jié)果評定：
’+11 E（ ’惰% ’腐）( ’惰（&amp;amp;）
式中’+11
為應力腐蝕敏感性指數(shù)；’惰為在惰性介
質(zhì)中的試驗參數(shù)；’腐為在腐蝕介質(zhì)中的試驗參數(shù)。
’+11
值越大，應力腐蝕敏感性越大；
（(）借助低倍顯微鏡進行二次裂紋的宏觀觀察；
（>）借助掃描電鏡對斷口形貌進行分析。
(-> 試驗結(jié)果
試驗拉伸曲線如圖&amp;amp; 所示，斷口形貌見圖(，慢
拉伸試驗結(jié)果列于表>。
圖&amp;amp; 試驗拉伸曲線
表> &amp;amp;89:; 慢拉伸試驗結(jié)果
試
件
介質(zhì)
應變
速率
&amp;amp;, % 8 F C% &amp;amp;
橫梁
速率
""A "$:
屈服
強度
!,-(
3( ""(
抗拉
強度
!&amp;amp;
3A ""(
斷樣
表面
斷面
收縮率
#$
延伸率
"$
+11 敏感性指數(shù)’+11
!,-( !&amp;amp; # "
#&amp;amp;
空氣)&amp;amp;6 ., F ,-,&amp;amp; >?(-, .8>-. .>-, >&amp;amp;-?
#(
,-.*01 2 ./3415
2 飽和*(+ )&amp;amp;-6 ., F ,-,&amp;amp; (86-. )?8-&amp;amp;
有明顯
二次裂紋&amp;amp;&amp;amp;-8 .-( ,-,8 ,-&amp;amp;( ,-6G ,-G)
#>
(6,77"15% 2
)&amp;amp;,77"*(+ )&amp;amp;-6 ., F ,-,&amp;amp; )&amp;amp;8-. .>?-,
有明顯
二次裂紋&amp;amp;)-? &amp;amp;&amp;amp;-( ,-,8 ,-,) ,-6( ,-8.
! ,-.*01 2 ./3415
2 飽和*(+ )&amp;amp;-6 ., F ,-,&amp;amp; ),,-6 ..G->
有明顯
二次裂紋(6-&amp;amp; (,-? ,-,( ,-,&amp;amp; ,-)? ,->)
" ,-.*01 2 ./3415
2 飽和*(+ )&amp;amp;-6 ., F ,-,&amp;amp; ),,-6 ..&amp;amp;-6
有明顯
二次裂紋&amp;amp;.-, &amp;amp;.-. ,-,( ,-,( ,-6( ,-.&amp;amp;
圖( 試樣斷口形貌
· )) ·
1<=D 表面涂層技術在壓力容器腐蝕防護上的應用=H5&amp;amp;?I3H. (,,(
!"# 試驗結(jié)果分析與討論
（$）裸樣在兩種水溶液中均有明顯的應力腐蝕
傾向，表現(xiàn)斷面收縮率! 及延伸率"塑性指標明顯
下降，斷裂試樣的表面有明顯的二次裂紋，斷口形貌
呈應力腐蝕特征；
（!）試樣刷涂涂料后在兩種水溶液中仍有一定
的應力腐蝕傾向，表現(xiàn)斷面收縮率! 及延伸率"塑
性指標有所下降，斷裂試樣的表面有少量的二次裂
紋，斷口形貌也有應力腐蝕特征，但%&amp;amp;&amp;amp; 敏感性指
數(shù)!%&amp;amp;&amp;amp;
明顯減小，表明此時試樣雖仍具有應力腐蝕
敏感性，但比裸件明顯減小，若適當增加涂層的厚
度，可以起到防止?jié)瘛?% 應力腐蝕的作用；
（(）經(jīng)比較，刷涂聚胺脂基體)*+, - $ . 涂料比
刷涂環(huán)氧基體)*+, - ! . 涂料的應力腐蝕敏感性要
小，說明聚胺脂基體涂料防護濕’!% 能力優(yōu)于環(huán)氧
基體涂料。
( %&amp;amp; 涂層在酸性腐蝕溶液中浸泡對比試驗
通過涂有%&amp;amp; 涂層試樣在酸性腐蝕溶液浸泡對
比試驗，驗證涂層耐蝕的能力，為涂層技術應用提供
依據(jù)。
("$ 試樣制備
試樣的材料為$/012，試樣尺寸為$33（寬）4
$53（長）4 $/**（厚）；涂覆：試樣表面經(jīng)處理后在一
面涂覆美國進口的%&amp;amp; 涂層，另一面保留原金屬面。
("! 試驗條件
將經(jīng)涂覆處理后的試樣放入盛滿含水&amp;amp;/
油溶
液（內(nèi)含有機酸）的玻璃干燥皿中浸泡!3 個月。
("( 試驗結(jié)果
圖( 試樣有涂層面腐蝕情況
（$）宏觀情況
有涂層面浸泡后未見腐蝕，見圖(，水線以下所
見薄層腐蝕產(chǎn)物輕輕一擦即可見涂層光澤，此處的
腐蝕產(chǎn)物為無涂層面腐蝕污染所致。無涂層面可見
明顯腐蝕，見圖#。去掉腐蝕產(chǎn)物后的蝕坑深度約
(**。
（!）腐蝕產(chǎn)物分析
$）腐蝕產(chǎn)物化學成分分析：從無涂層試樣表面
的宏觀蝕坑部位刮取腐蝕產(chǎn)物粉末在掃描電鏡上分
析其化學成分，結(jié)果見表#。
圖# 試樣無涂層面腐蝕情況
表# 腐蝕產(chǎn)物主要化學成分（"）
%, 01 % 6 78 9 &amp;amp;（少量）
$"!# 3"/: 3"!# 3 余量
!）腐蝕產(chǎn)物組分分析：對刮取的腐蝕產(chǎn)物用射
線衍射儀分析其組分，從圖5 分析得知，腐蝕產(chǎn)物主
要組分為# - 78;（;’）和$ - 78;（;’），其中# -
78;（;’）約占:!"<"，$- 78;（;’）約占!:"!"。
圖5 = 射線衍射圖及分析結(jié)果
（(）金相組織及分析
試樣無涂層面蝕坑有嚴重腐蝕現(xiàn)象，并伴有晶
粒脫落，其邊緣金相組織見圖/。
試樣有涂層面邊緣無明顯腐蝕現(xiàn)象，說明%&amp;amp; 涂
層對試樣起到很好的保護作用，金相組織見圖:。
試樣無涂層面蝕坑邊緣與焊縫熱影響區(qū)交界區(qū)
交界處的腐蝕現(xiàn)象比較嚴重，這可能是由于微觀組
織不同在&amp;amp;/
與水的混合溶液中引起了電化學腐蝕，
交界區(qū)域的金相組織見圖<。
（#）試驗結(jié)論
$/012 試樣在&amp;amp;/
與水的混合溶液中會產(chǎn)生嚴
重腐蝕，而試樣表面涂覆%&amp;amp; 涂層后，未出現(xiàn)明顯腐
· #5 ·
第$> 卷第5 期壓力容器總第$$# 期
蝕，可見!" 涂層可起到抑制"#
與水的混合溶液中的有機酸對$#%&amp;amp;’ 的腐蝕作用。
( 復合金屬涂層力學性能試驗
復合金屬（%)*+,-.+/*）涂料不僅具有一般涂料能
隔離腐蝕介質(zhì)、粘接性好、附著力強、配制方便等優(yōu)
點外，同時還具有一定強度和硬度。根據(jù)復合金屬
涂料的這種性質(zhì)，可以用其來修復壓力容器或承壓
管道表面缺陷，達到延長設備使用壽命的目的。
在試樣上預制人工缺陷，并用!! 鋼陶瓷和#0$
兩種復合金屬涂料予以修復，考核其力學性能，并通
過模擬容器的爆破試驗，評估用復合金屬涂料修復
壓力容器或承壓管道的效果。
(1$ 試樣的制備
（$）復合金屬涂料涂覆步驟：打磨試樣表面露出
金屬本色，保持一定的粗糙度，并用有機溶劑去除灰
塵和油污；按照一定的比例將涂料基體與活化劑充
分混合；將混合后的涂料采用交叉涂抹法涂覆到金
屬表面上，并充分壓實和完全固化。
（2）拉伸試樣：試樣材料為熱軋$#%&amp;amp;’ 鋼板，板
厚$0--，加工( 組、每組( 只試樣，詳見表3。
表3 拉伸試樣
組別試樣形式
涂覆情況
!! 鋼陶瓷#0$
第$ 組無缺陷拉伸試樣無涂層
第2 組
兩面中部預制寬3--，
深$13-- 槽!、" #、$
第4 組
兩面中部預制寬3--，
深213-- 槽!、" #、$
第( 組銑斷后粘合!、" #、$
（4）沖擊試樣：試樣材料同拉伸試樣，加工2 組、
每組( 只試樣，詳見表#。
（(）模擬容器：同時制作4 臺模擬容器，規(guī)格為
%204 5 # 5 363--，材料為20 7 鋼，$ 臺未預制缺陷，
另2 臺在外表面預制缺陷，缺陷尺寸及涂覆情況見
表6。
表# 沖擊試樣
組別試樣形式
涂覆情況
!! 鋼陶瓷#0$
第$ 組標準沖擊試樣無涂層
第2 組銑斷后粘合!、" #、$
表6 缺陷尺寸及處理情況
序號
長5 寬5 深
--
缺陷
部位
修復材料
$ 60 5 $0 5 41( 軸向德國進口#0$ 復合金屬涂料
2 (0 5 $0 5 ( 環(huán)向美國進口"8 陶瓷合金
4 (0 5 919 5 41: 環(huán)向德國進口!! 鋼陶瓷
( (3 5 #1# 5 (16 軸向德國進口#0$ 復合金屬涂料
3 (3 5 $0 5 413 環(huán)向美國進口"8 陶瓷合金
(12 試驗條件
試驗在;< $23$ 電液伺服式材料試驗機、
=? @ 40A 沖擊試驗機、$000%8/ 爆破試驗機組上進
行，測試采用現(xiàn)行國家標準。
(14 試驗結(jié)果
各項試驗結(jié)果分別見表9、:、$0。
(1( 試驗結(jié)果的分析與討論
（$）粘合劑粘合的試樣拉斷時從粘接處斷開，其
拉應力!&amp;amp;
值與粘合劑的粘接強度相同；
表9 試樣材料力學性能試驗結(jié)果
第$ 組拉伸試樣第$ 組沖擊試樣
試樣試樣尺寸!’
%8/
!&amp;amp;
%8/
"3
(
!BC （ 20D）
E
! :10# 5 20102 434 33$ 291$
" :102 5 2010( 4(: 334 2#1#
# :10( 5 2010# 434 3(: 261$
$ :10$ 5 2010# 43( 3(6 261:
30，(#，(:
（2）由于復合金屬涂料多為高分子化合物加入
金屬添加劑制成，其沖擊韌性較差；
（4）從模擬容器爆破試驗結(jié)果可知，以復合金屬
涂料修復的模擬容器爆破壓力比未修復的模擬容器
· (# ·
"8C= 表面涂層技術在壓力容器腐蝕防護上的應用CF*$:G"
冷凝器外壁硝酸鹽應力腐蝕開裂的
防護
某化肥廠$/ 萬? &amp;amp; ’ 尿素裝置的多層包扎5>"
冷凝器外壁因碳酸鹽應力腐蝕開裂，產(chǎn)生大量網(wǎng)狀
裂紋，在對裂紋采取適當?shù)奶幚泶胧┖?，采用環(huán)氧類
涂料進行了保護，使用二年多來，未產(chǎn)生新生裂紋。
2 結(jié)語
（-）聚氨酯基涂料與環(huán)氧樹脂基涂料對減緩濕
9": 等介質(zhì)應力腐蝕開裂具有明顯的效果；
（"）:5 涂層對抑制常溫下有機酸對-2%;< 的腐
蝕起到顯著的作用；
（#）復合金屬陶瓷涂料對修復設備淺表面缺陷、
彌補部分強度損失能起到一定的作用，但腐蝕或磨
損面積較大時不宜使用；
（$）試驗與應用結(jié)果表明：將以表面技術為基礎
的涂層方法與斷裂力學為基礎的安全評估方法相結(jié)
合進行在用壓力容器的綜合延壽，對于解決介質(zhì)環(huán)
境作用下壓力容器的安全性問題是行之有效的。
參考文獻
［-］ 陳學東等’ 中石化部分大型企業(yè)高強鋼壓力容器及工
業(yè)管道使用狀況調(diào)查報告［<］，中石化合肥設備失效分
析與預防研究中心，-!!2’
［"］ 陳學東等’ 我國石化企業(yè)在用壓力容器與管道使用現(xiàn)
狀和缺陷狀況分析及失效預防對策［,］，壓力容器，"**-
（0）：$# 7 0#’
收稿日期："**" 7 *0 7 */
作者簡介：楊景，工程師，-!/. 年畢業(yè)于華東理工大學化工機
械專業(yè)?，F(xiàn)在安慶石化總廠機動處工作，聯(lián)系電話：*002—
0#.0$2"，郵編："$2**-。
（上接第"! 頁）
參考文獻
［-］ 曾樂’ 現(xiàn)代焊接技術手冊［%］’ 上?？茖W技術出版社’
［"］ 田錫唐’ 焊接手冊（#）［%］，機械工業(yè)出版社，-!!"’
［#］ 田盛豐，黃厚寬’ 人工智能與知識工程［%］，中國鐵道
出版社，-!!!：-#! 7 -2$’
［$］ 胡小建’ 徐道榮等’ 焊接坡口的自動推定系統(tǒng)［,］，合肥
工業(yè)大學學報，"**"，（-）’
［0］ 胡小建’ 微機輔助弧焊工藝參數(shù)選擇系統(tǒng)［,］，焊接技
術，"***，（"）：-0 7 -2’
［2］ 胡小建’ 焊接數(shù)據(jù)庫及弧焊工藝評定系統(tǒng)［,］，焊接技
術，-!!/，（#）：#! 7 $*’
收稿日期："**- 7 *! 7 *#
作者簡介：胡小建，男，-!20 年生，焊接專業(yè)碩士，計算機專業(yè)
在職博士，講師，研究方向為焊接接頭的斷裂機理、計算機輔
助焊接技術。通訊地址：合肥工業(yè)大學，郵編："#***!。
· $. ·
第-! 卷第0 期壓力容器總第--$ 期

網(wǎng)友評論 more

特種設備論文最新內(nèi)容

05-04