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杀菌锅杀菌釜|探讨几种常见的压力容器腐蚀现象

发布时间:2024-04-25 13:55:17 点击量:7

众所周知,杀菌釜作为一种密闭的压力容器,通常以不锈钢或碳钢为材质制作而成。在我国,现存约230万台在役压力容器,其中金属锈蚀问题尤为突出,已成为影响压力容器长期稳定运行的主要障碍和失效模式。作为压力容器的一种,杀菌釜的制造、使用、维护与检验等环节均不容忽视。由于腐蚀现象和机理错综复杂,受材料、环境因素及受力状态等多重影响,金属腐蚀的形态和特征各异。接下来,让我们深入探讨几种常见的压力容器腐蚀现象:

全面腐蚀(又称为均匀腐蚀),这是一种由化学腐蚀或电化学腐蚀引发的现象,腐蚀介质能够均匀抵达金属表面的各部位,使得金属成分和组织相对均匀的条件下,整个金属表面以相近似的速度遭受腐蚀。对于不锈钢压力容器,在低PH值的腐蚀环境中,其钝化膜可能因溶解而失去保护作用,进而发生全面腐蚀。无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀导致的全面腐蚀,共同特点是腐蚀过程中难以在材料表面形成具有保护性的钝化膜,腐蚀产物可能溶于介质中,或形成疏松多孔的氧化皮,从而加剧了腐蚀进程。全面腐蚀的危害不容小觑:首先,它会导致压力容器承压元件的承压面积减少,可能引发穿孔泄漏,甚至因强度不足而破裂或报废;其次,电化学全面腐蚀过程中往往伴随H+的还原反应,可能造成材料充氢气,进而引发氢脆等问题,这也是设备焊接维修时需要进行消氢处理的原因。01.jpg

点蚀是一种局部腐蚀现象,它始于金属表面并向内部扩展,形成小孔状腐蚀坑。在特定的环境介质中,经过一段时间后,金属表面可能会出现个别蚀孔或麻点,这些蚀孔会随着时间的推移不断向深度发展。尽管初期金属失重可能较小,但由于局部腐蚀速度极快,设备和管壁往往因此穿孔,从而导致突发事故。点蚀的检查难度较大,因为蚀孔尺寸微小且常被腐蚀产物遮盖,定量测量和比较点蚀程度颇为困难。因此,点蚀可被认为是具有较高破坏性和隐患性的腐蚀形态之一。

晶间腐蚀是沿着或靠近晶粒边界发生的局部腐蚀现象,其主要原因在于晶粒表面与内部化学成分的差异,以及晶界杂质或内应力的存在。尽管晶间腐蚀在宏观上可能不显山露水,但一旦发生,材料的强度几乎瞬间丧失,往往导致设备毫无预警地突然破坏。更为严重的是,晶间腐蚀极易转变为沿晶应力腐蚀开裂,成为应力腐蚀裂纹的策源地。02.jpg

缝隙腐蚀则是在金属表面上由于异物或结构原因形成的狭窄缝隙(宽度通常在0.02-0.1mm之间)中发生的腐蚀现象。这些缝隙需足够狭窄以维持液体流入并停滞,从而为缝隙腐蚀提供条件。在实际应用中,法兰连接面、螺母紧压面、搭接面、焊缝未焊透、裂纹、表面气孔、焊渣未清理以及沉积在金属表面的积垢、杂质等都可能构成缝隙,引发缝隙腐蚀。这种局部腐蚀形式常见且具有极高的破坏性,能够破坏机械连接的完整性和设备的密封性,导致设备运行故障甚至破坏性事故的发生。因此,对于缝隙腐蚀的防范与控制至关重要,需要定期进行设备维护和清理。

应力腐蚀在所有容器总腐蚀类型中占据49%的比例,它以定向应力与腐蚀介质的协同作用为特征,引发脆性开裂现象。这种裂纹不仅可以沿晶界发展,还能穿越晶粒本身。随着裂纹向金属内部深入发展,将导致金属结构强度大幅度下降,严重时甚至能使金属设备在毫无预警的情况下突然损坏。因此,应力腐蚀引起的开裂(SCC)具有突发性和强破坏性特点,一旦裂纹形成,其扩展速度极快且在破坏前无显著预兆,是一种危害极大的设备失效形式。03.jpg

最后一种常见的腐蚀现象是疲劳腐蚀,它是指在交变应力和腐蚀介质的联合作用下,材料表面逐渐损伤直至破裂的过程。腐蚀与材料交替应变的联合效应使得疲劳裂纹的萌生时间及循环周次明显缩短,裂纹扩展速度加快,从而导致金属材料的疲劳极限大幅降低。这种现象不仅加速了设备的承压元件早期失效,还使得按照疲劳准则设计的压力容器使用寿命远低于预期。在使用过程中,为防止不锈钢压力容器发生疲劳腐蚀等各类腐蚀现象,应采取如下措施:每6个月对杀菌釜、热水罐等设备内部进行彻底清洗;若水质硬度偏高且设备使用频率超过每天8小时,则每3个月进行一次清洗。