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合理制定湿H_2S应力腐蚀压力容器的安全设计准则及技术要求

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2015-7-23 13:52:40 人气: 标签:

  湿23是石油化工合成氨生产系统及其他行业硫回收装置中常的种气相介质,它对许多容器钢材不但存在酸性化学腐蚀,适宜条件下还会产生延迟脆性断裂的应力腐蚀。防止应力腐蚀不能单纯依靠腐蚀裕量来满足设计寿命,腐蚀结果会使钢材在应力远低于其屈服极限的情况下,引起没有前兆的突发性破坏,由此造成灾难性事故。因此这种腐蚀是高危性腐蚀形态之,颇受压力容器设计者所注。但,1前此类压力容器的安全设计技术存在松紧+或现过投要求的现象,致使设汁产品不能达到既安全可靠又经济合理的技术水平。

  湿23应力腐蚀是各种应力腐蚀中较为敏感白勺种体系,但是设计者不能认为只要有出3气体存作,就记会发7应力腐蚀破坏,以个不分其腐蚀轻重程度,将切相关技术要求在设计中全部实施。

  实际上由湿出3气休导致压力祚器破坏是打许多相关条件的。

  2应力腐蚀基本条件的初步判断广义而言,无论哪种体系的应力腐蚀,都是因7俊,等。常温下热塑性塑料的湍流超细粉碎的研中8金日光,等。涡流微反应场制备不同几何形状03超微粒子儿非金属矿,20041810 9王富祥,等。石墨微粉球形化研宄。中国粉体技术,20似,金属材料在特定腐蚀环境中,同时受到方向定的持久拉应力的共同作用而产生。所谓特定腐蚀环境就是指具有应力腐蚀敏感性的金属材料与腐蚀介质低合金钢之间就是这种匹配关系=所以有在应力材质腐蚀介质个因素相匹配的共存区域,才几备产卞应力腐蚀的基本条件。1的阴影部分。

  偏离个因素中的任何个因素,应力腐蚀就不可能产生,此时湿23体存〃应力腐蚀全然无关。

  3应力腐蚀环境指标的具体界定资料明,湿23对碳钢低合金钢产生应力腐蚀的环境必须同时符合下列各项条件①气相介质中同,存在水分液相水或露点下的水气相程师,从事矿物加工及超细粉碎工作48年,曾发专著3本论文130余篇,现任龙岩亿丰粉碎机械有限公司副总经理,致力于市场经营策划及粉碎机械的研发工作;2连钦明1963,男,福建龙岩人,工程师,从事粉体行业20余年,对超细粉碎机及分级机的制造与研宄有独到之处。

  收稿日期2005介质有笊化物⑴存妇③介质的毋值小尸白25分压达到2所7的应力腐蚀区域的相应指标13.这就是工程上所称的湿私5应力腐蚀环境。

  钢足否产生应力腐蚀条件2的依据。曲线小,23分压和系统总压是并存的界定指标,当介质中以下时,芯在系统中的分卡达到0.00035仍1绝压,中4点,就处应力腐蚀区±或而当出5含量在此以寸,还必须系统总压不低于045绝压,才处于应力腐蚀区域若介质条件处于曲线以中万点,均为非应力腐蚀1域。

  中国化工行业标准4对湿1应力腐蚀环境式中尸为压力+它是与露点温度相并列的另个温度条件,意是若介质温度高于露点但低于,+成介以,度高于⑷+各广但低十露点时,均会产生应力腐蚀。这使湿23应力腐蚀环境的定义史为完善。

  介质的值也是项,要参数,1值降会使应力腐蚀敏感性增人,腐蚀破裂的时间就会明显缩短。而5存在的氰化物又,促进腐蚀破裂4应力腐蚀破裂的必要评价通常所称的应乃腐蚀原本是应力腐蚀破裂8杜88,1况18的简述,破裂是此类腐蚀的关键,有当腐蚀促使裂纹发也扑裂和扩展,应力腐蚀才呈现出实质性危害。目前普遍认为应力腐蚀过程的基本实质是电化学和断裂力学的综合机理。钢制压力容器存在的初始裂纹或萌生裂纹,其尖端在的,应力场会阻碍或破坏尖端衣面钝化膜扩展,继而使腐蚀得以在裂纹尖端的新金属面继续进行。腐蚀与应力不断重复作用,相互促进,当裂纹尖端的应力强度因子值张开型裂纹超过金属材料的应力腐蚀临界强度因子人时即心义微观裂纹寸会扩展为宏观裂纹,导致发生低应力脆断。由此可,应力强度闪尸1值足评价破裂的重要力学参量,其大小裂纹的尺寸形态及当地应力水平有关。不同尺1值的裂纹腐蚀破裂潜伏期是不同的,尺1值越小,裂纹扩展至断裂的时间越长,有时可能长达数年;当尺1值降至接近时,破裂,间将会无限延长阁31.就足以满足容器设计寿命的需要。若将值控制在心以下,则裂纹就处于稳定状态,此时虽有应力腐蚀。似无破裂危险。

  应该注意的是,在非应力腐蚀条件下,裂纹尖端断裂朝性心时,裂纹才发生失稳扩展;而在应力腐蚀条件下。其断裂,性即人。值会降低到远低于人。价,通常只人值的12,155,即裂纹变得更易扩展和破裂,这就是应力腐蚀具有高危性之所在。

  因此本项破裂评价对合理制定压力界器安全设汁准则及技术耍求是十分重要的。

  5防止湿H2S应力腐蚀的相关措施从上述分析可以看出,湿1应力腐蚀破裂是种多方位多因素的腐蚀状态,所以防止或减缓应力腐蚀破裂就有着诸多方法。可以采取直接避开腐蚀环境条件,也可用控制相关指标的间接措施来实现。然而容器设计总圮服务于工艺过程的。改善腐蚀环境往往受到介质组分产品质量和操作工况等工艺参数的限制。加之,的措施行之不便或效果存在较多不定因素。容器设计者需要针对具体情况,根据可行性有效性和经济性的综合比较,在本专业力所能及的技术领域内加以选择,需要时还可采用种以上措施,但般不需全部。

  目前工程上行之有效的措施主要以厂几种。

  51降低设计应力叫增加受儿件壁7来降低基木应力薄膜力,同时改进结构设计来降低局部应力。使应力尽可能降低到与无损检测所允许的最大缺陷相对应的人值不超过值时的水平,应力腐蚀破裂的时间就能明显延长。

  52改善腐蚀环境如上所述,改善腐蚀环境存在许多困难,惟较易协调的工艺条件是容器器壁的工作温度和设计温度。在钢材强度所适用的温度范围内,适当提高器壁的工作温度和设计温度,使其保持在湿私5气体应力腐蚀环,可有效避免产应力腐蚀了防止容器停车降温而重新形成腐蚀环境,可以采用停车保温或惰性气体置换的工艺措施。

  3适当选材1避开介质材质之间的特定匹配关系铁素体不锈钢茵康乃尔合金蒙耐尔合金及双相不锈钢等,与湿23之间或属非特定匹配关系,或屈低敏感钢材。因而具有以好的抗湿3应力腐蚀性能。尤其是近期研发的双相不锈钢,由于第相的存在含量相当的铁素体相相和奥氏体相相,彼此之间对另相基体中出现的应力腐蚀裂纹扩展,具有机械封锁作用和电化学保护作用,即,相和相均能够抑制应力腐蚀裂纹的扩展,因而具有更优良的抗应力腐蚀能力。它己成功用于含硫油气分离系统和大型合成氨装置气化工序的压力容器们么这材料或是焊接性能较左制造工艺蔓杂,或是价格昂贵材料不配套,故在处理湿氏5的生产装置中并不广用。

  2注重强度,性硬度指标选用强度低韧性好硬度低的碳钢和低合金钢,如2,1出1洲等,可减缓应力腐蚀发展违度。这些钢材虽不能7接避开介质材质之间和相应的临界值夂都较高相对提升了湿,应力腐蚀的起始门槛值,再经无损检测,限制钢材或焊接接头中允许裂纹的大小,就可将应力强度因子值控制在临界值。附近。从而获得与避汗介质材质特定匹配关系相当的效果。

  拧制钢材和烨接接头的硬度对减缓腐蚀破裂也育明显效果,研究明在硫化物应力腐蚀环垃中,当硬度以值大于24价247,钢很容易发生腐蚀破裂;当心值在2024之间,钢只有在高度敏感应力腐蚀环境中破裂;当硬度以值低于201226,般不会发生破裂。

  为此,标准14提出,采用碳钢低合金钢时应测抗拉强度,6302,应为正火或淬火+回火状态,母材焊接热影响区和熔敷金属的硬度10值不高于220个试样平均值,或不高于245单个试样最高值。

  需要指出,在种常用钢号中以2,1的抗湿1应力腐蚀性能为最佳,这主要有以下两个原因。

  12册的强度极限较低,其常规断裂韧性欠1和1应力腐蚀临界值尺虹相对较在同等应力和裂纹尺寸条件下缺陷不易扩展。

  22册的碳当量较低,焊接性能相应较好,不易产生焊接裂纹,因而具有相对较好的抗湿3应力腐蚀能力。为此标准14提出,所选碳钢和碳猛均为熔炼分析值。

  4不要夺在铁素体钢与奥氏体铜之间的异种金属焊接接头因为在湿23电解质中,异种金属焊接接头相当于彼此偶接块电位较负或电位较正的金属,相互间存在阴极极化或阳极极化,很易引起其中侧金属的应力腐蚀破裂时间明显缩短。同时由于这两种金属的线胀系数相差较大,焊接接头中的温度内应力也较大,这些都会加剧应力腐蚀破裂的发展。

  54改进结构设计避免总体结构不连续,保持局部结构的,泔过渡,减小应力集中,尽可能使应力均匀分布,以降低最大当地应力,是压力容器结构设计所追求的基本要点,更是受湿出5应力腐蚀压力容器所需要特别爪袖吖分祈在压乃容器制造中普遍存在且又易被轻视的制造缺陷对接接头的角变形和错边量,往往会因局部附加;1曲应力而使该处原始焊接裂纹的应力强度因子值成倍增大合容器带来加剧低应力破坏的威胁。因此,对湿,3应力腐蚀压力容器,设计者不妨在引用,8150钢制压力容器时,对有关角变形和错边量的指标,另作适量偏严要求,将会取得明显的安全效果。

  5全面无损检测对钢材和焊接接头肘线和及血无损检测的于段,控制裂纹或其他缺陷的尺寸大小,结合降低裂纹当地应力水平有效保持应力强度因子值接近人。,就能延长应力腐蚀破裂的,间。这从线弹性断裂理论适用的应力强度因子计算公式9可以看出。

  裂纹长度尺寸之半。,裂纹当地拉伸应力,瞧1与裂纹形状关的系数面浅裂纹=2.L计对20罐1成17钢板,即使裂纹的当地应力,达到钢材屈服极限,相当容器处于未经焊后消除应力热处理状态,参照1的指标核算,在裂纹长度尺寸之半分别达到13736加和2,腿时,还能保持尺1值接近尺哪,这显然是目前无损检测技术能及的控制指标。

  56消除应力热处理多数容器的应力腐蚀破裂事故并不是由于工作应力,而是由于容器在制造过程中的成形组焊产生作用,其值常达到材料的屈服极限,8.因此设计者常采用整体消除应力的热处理以降低残余应力约可消除80.90的方法来减小裂纹当地应力,籍此降低裂纹的人1值,并随减小炸接接头的硬度值。达到避免或减缓应力腐蚀破裂。这已成为工程上最为行之效的项技术措施。

  6合理制定安全设计准则及技术要求从理论上讲,对具有湿23应力腐蚀环境的压力容器,只要将容器的综合条件控制在发生腐蚀破裂范围之外或腐蚀破裂期足以长过界器设汁寿命的界限,就是合理的安全设计准则。据此采用上述分析的某项防止措施,贯彻到设计技术要求中,就可获得容器安乍运的保证,虑到理论分析的作理想化因素和技术要求在实际执行中存在的偏离,设计者常会采取客项汴举措施,实践证明,腐蚀环境中的23含量与应力腐蚀破裂程度密切相关。当1浓度在适宜范围内时,发卞应力腐蚀的能性较大,而且浓度越高,腐蚀破裂敏感性越强,引发破裂的时间就越短;而浓度很低时,破裂时间就延长,甚至不发生破裂。因此,适宜小分级制定。现参考国外工程标准,并结合己有实践经验,在压力荇器常规要求基咄仁提出以下分级制定技术要求的建议。

  +允许存在异种钢焊接,即碳钢低合金钢铁素体不锈钢与双相不锈钢或含大于17,所用焊材须与母材匹配,焊接金属的力学性能不得高于母材。

  除级别1适用的要求外。尚需,加以内荇i;MMH`J,1Swc,Q4X,mmmiWrm声检测盈受吒元件的腐蚀裕吊在介质6时至少为3;局部结构应以圆弧圆角或坡面过渡,母材焊接热影响区和熔敷金属的硬度10值不高于220个试样平均值或不高于245单个试样最高值,焊接接头至少需作局部消除应力热处理。

  除级别1和级别适用的要求外,尚需,加或调整以下内容①板应为正火或淬火+回火状态;钢板应逐张进行超声检测,无分层和内部缺陷,接头或冷变形试大厂5的元件须进行诮除应力的热处理,1类焊接接头焊制或冲压管件在热处理后应进行磁粉检测;热处理后母材及焊接接头的硬度值+大厂级别中盖款的规定。

  网络设备的多路输出电源设计蔡佩龙中国石化集团南京设计院,江苏南京210048摘要计对以完计算机网络设备的电源插线板和电源适配器品种多线路凌乱的情况。对这些电源=岛,厅了别试分析整理。妇纳出61供电电压3供电电流,设计了结构合理适用于计津机网络1及的多路输出电源,实践1正明。该电源运汁铉定可。劣际使用效果很好。

  1概述我院是个大型化工设计院,拥有员工5,名,计算机基本人手台。计算机网络也从最初简单的局域网发展到现在有多个虚拟子网组成的企业网络,且实现了通过虻和各个分院数据共享。

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  2各网络设备的电源适配器分析信息中心机房内各网络设备及电源适配器的情况1.

  网络设备名龠型号电源类型数量外整流稳压整流宽带路由器开关多功能路由器开关整流网路语音网关开关语音网关无整流以技术要求虽随各国技术状况+而在内容或指标。有所差异,们所体现的设准则和原则要求是彼此致的。按1含量或分压分级制定技术要求是较为科学和合理的,工程实践是成功的,通过继续实践验证,奋望得到进1步完善。

  3任凌波,任晓蕾。压力容器腐蚀与控制1以。北京化学工业出4出205899钢制化工容器材料选用规定3.

  5褚武扬。断裂力学基础。北京科学出版社,1979 1496左景伊。应力腐蚀破裂灿。西安西安交通大学出版社,70布洛克,王克仁,等,译。工程断裂力学基础朋。北京科学8马炳贤。角变形和错边量对应力腐蚀压力容器的危害及对策新探儿硫磷设计,199233石39洪起超。断裂力学。上海化工部化工设备设计技术中心期从事压力容器设计和审定。

  收稿日期2005以26

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