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1、液氨储罐腐蚀和预防措施分析氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或 冷却得到液态氨。氨易溶于水，溶于水后形成镀根离子NH4+、氢氧根离子0H-, 呈碱性的碱性溶液。液氨多储于耐压钢瓶或钢槽中，且不能与乙醛、丙烯醛、硼 等物质共存。液氨在工业上应用广泛，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故 发生率很高。多年来对液氨储罐的使用和检验发现,这类储罐很少发生强度破坏,大多数是由 腐蚀裂纹引起的腐蚀破坏。1、液氨储罐腐蚀分析储罐里面的液氨是经过加压或降温而转化成的液化气，它的操作压力就是大气温 度下的饱和蒸气压。操作温度和操作压力随气候变化而波动。压力容器安全技 术监察规程
2、规定,无保温或保冷、盛装低压液化气体的常温储罐,设计温度均取 50,最高工作压力取所装介质在50时的饱和蒸气压力。而广东地区夏天的最 高室温一般不会超过40,40下氨的饱和蒸气压为H55MPa,通常操作压力为 018-112MPa,故储罐一般不会因超载而发生强度破坏。由于液化气的膨胀系数非 常大,为水的数十倍,如果液体充满储罐，储罐内的压力就不再是蒸气压,而是液 体的膨胀压力。储罐的工作压力直接受温度的影响,温度每升高1,液氨储罐的 压力就可升高1131611875MPa,温度只要升高35,储罐就会因严重超载而 爆炸。因此，压力容器安全技术监察规程规定了储罐在不同充液温度下的装 量系数，以保证
3、储罐内有足够的气体空间。如果储罐在投入使用前抽气不完全,就 很容易使空气掺杂在里面。液氨在充装、排料及检修等过程中，也会受到空气的 污染,储罐焊缝处存在由于操作压力引起的拉应力和焊接剩余应力。在拉应力状 态下，碳钢在被空气污染的液氨环境中很容易发生应力腐蚀破坏。空气中的。2、C02、凡都会促进液氨对罐壁材料的腐蚀。不管是在气相或液相中, 氨、。2和N2与碳钢或低合金钢组成了应力腐蚀环境,产生应力腐蚀(SCC)。其腐蚀 的机理为:在含的液氨中，钢外表吸附形成氧膜,这使腐蚀电位保持在正值, 当材料受拉力产生应变后,膜被破坏,暴露出来的新鲜外表(滑移阶)与有氧膜的 金属外表组成微电池,产生快速溶解。
4、在没有其他杂质存在时,能在裸露金属表 面上再成膜,抑制应力腐蚀的产生；而当液氨中同时溶有此时，由于M与在滑 移阶上产生“竞争吸附”，阻止局部裸露滑移阶的再钝化,从而增加钢的应力腐蚀 断裂敏感性。上述有关应力腐蚀的条件,只要缺任何一种，应力腐蚀均不能发生。 而空气中的CO?那么会导致全面腐蚀,其腐蚀机理为：阴极反响:02+2NH4+4e0H-+2NH3阳极反响:2Fe2Fe2+4e-整个反响为:02+2NH4+2Fe2Fe2+20H +2NH3有C02共存时，那么生成碳酸镂:2NH3+C()2NHCO2NH2NH4CO2NH2NH&+NH2c。2反响中产生碳基甲酸氨(NH4cO2NH2)对碳钢有
5、强烈的腐蚀作用，它使钢材外表的钝 化膜在滑移台阶产生破裂,并沿此处开展为阳极型的腐蚀裂纹。因此,这两种腐蚀 作用相互促进，加剧了材料的腐蚀破坏。这种应力腐蚀与母材的强度有关,强度越 高,腐蚀敏感性越大。储存温度也会对应力腐蚀产生影响,0以上常温操作的储 罐，应力腐蚀易发生。2、液氨储罐的腐蚀特征通过对各类液氨储罐的开罐检查发现,储罐内外表焊缝区的腐蚀裂纹比拟严重, 且多数出现在环焊缝上,裂纹断口没有塑性变形,呈现出典型的脆性裂纹特征。裂 纹多数为浅而长的外表裂纹,且有明显的分支,主干裂纹与焊缝方向垂直,尤其在 手工电弧焊的引弧处和收弧处、T型接头处及封头环缝与筒体纵焊缝交叉部位, 裂纹更严重。
6、磁粉检测发现,焊缝裂纹呈树枝状,主干裂纹多呈线性,分支较短,端 部较尖锐，根部稍宽。3、防护措施及安全评估液氨储罐从设计、制造到使用的各个环节,如果方法不得当,都会对应力腐蚀埋下 隐患。故意防腐蚀应从设计、制造到使用过程的整个质量保证体系的各个环节都 采取可靠的措施。(1)材料选择。实践证明，材料强度越高，发生应力腐蚀的可能性越大。但不发生 应力腐蚀的最低强度限与杂质含量及特性、应力大小、操作速度等因素有关。为 了防止应力腐蚀,在综合考虑操作压力、剩余应力以及安全性和经济性的情况下, 应尽可能选用强度较低的钢材。采用合理的结构和焊接工艺。结构上应防止焊缝过多、过于集中、焊缝不对 称、焊缝交叉和
7、焊接顺序不合理等造成的应力集中。制造时应防止强力组焊，防 止咬边、错边等缺陷,保证与介质接触的外表尽量光滑。制造完成后，应进行退火 热处理以去除焊后剩余热应力。正确的焊后热处理可以大大降低制造过程中的残 余应力,并可以降低焊接热影响区的峰值硬度。(3)新投用的储罐,应按规定进行内外部检验并进行周期性的定期检验。对液、气 相界面、引收弧处及T型接头等易腐蚀部位应重点检验；对液面以下所有焊缝应 进行100%磁粉或超声波探伤，假设条件允许，应对所有焊缝进行100%磁粉探伤。对 检验出的裂纹应进行评估。因应力腐蚀界限断裂韧度JISCC大约只有材料常规断 裂韧度D0105的165,所以应根据断裂力学判据
8、对裂纹进行安全等级评估,并给出 处理意见及下次检验时间。对于不超过164壁厚和深度小于4mm的浅裂纹,可以 采用打磨的方法进行机械消除，但要严格控制打磨工艺；对于较深的裂纹,先进行 打磨处理后再进行补焊。补焊前应先预热加温以防止焊接硬化,焊接时宜采用低 氢焊条,焊后进行探伤复查,并进行去应力处理。(4)对投入使用前的新储罐应彻底清除里面的空气；在充装、排料及检修等过程 中,采取一定的措施防止带进任何空气。对大型储罐应连续冷凝氨蒸气,而不凝气 体大局部是空气，应将其排出。对较小的设备用抽气或蒸腾除去储罐里面的空气。 总之,消除储罐里面的空气污染,可以有效地防止应力腐蚀。定期检测液氨浓度和含水率发现水分低于临界浓度应及时补充水分，使含水 率始终保持在0. 12%1%的范围。另外,还可加入其它抑制剂,如加入100LX义的 冷冻机油或5LXX的菜籽油或10-50LX X的硅油作为应力腐蚀抑制剂,都可有效地抑制液氨引起的应力腐蚀。