[實用新型]防開裂的鹽化工設(shè)備管道結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520063205.4
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN204420581U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周兵;陳兆兵;孫少東;何時劍;舒希勇;盧志珍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇井神鹽化股份有限公司第一分公司
• 主分類號: F17D1/08
• 分類號: F17D1/08;F17D1/20;F17D5/08
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 謝觀素

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及鹽化工設(shè)備管道領(lǐng)域，具體涉及一種防開裂的鹽化工設(shè)備管道結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

設(shè)備腐蝕開裂是鹽化工企業(yè)生產(chǎn)中面臨的一個重大難題。之所以鹽化設(shè)備存在各種腐蝕開裂問題，歸根到底與其極端惡劣的工作環(huán)境有關(guān)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）氯離子濃度

鹵水中氯離子濃度極高，這是不銹鋼產(chǎn)生腐蝕的根源，不銹鋼構(gòu)件常見的環(huán)境失效方式如點蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞斷裂都與溶液中存在氯離子有關(guān)。

已有研究表明，即使氯離子濃度較低的服役環(huán)境，對不銹鋼的腐蝕影響也是不容忽視的，所以，與鹵水直接接觸的不銹鋼構(gòu)件處于極端惡劣的工作環(huán)境中，氯離子的影響成為分析問題的關(guān)鍵。

（2）工作溫度

蒸餾是鹵水制鹽的主要工藝手段，鹵水溫度各區(qū)段稍有不同，大約在90-120℃左右。處于高溫鹵水中的電解質(zhì)以及與之相接觸的不銹鋼中各種元素的活性都增強，促進不銹鋼的腐蝕。奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕斷裂多發(fā)生在50-300℃的范圍內(nèi)，一般來說，溫度越高，應(yīng)力腐蝕斷裂越容易發(fā)生。與鹵水接觸的不銹鋼正好處于這一敏感溫度范圍，所以，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

（3）鹵水壓力

鹵水壓力一般在0.5MPa左右，使泵閥、管道及蒸餾釜等相關(guān)構(gòu)件的材料承受相當(dāng)?shù)膽?yīng)力作用。很顯然，材料的開裂歸根到底是由應(yīng)力引起的，在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，材料開裂的應(yīng)力極限高于腐蝕環(huán)境下的應(yīng)力極限。

目前，鹽化工企業(yè)遇到構(gòu)件開裂的問題，往往首先考慮材料問題，認為材料抗點蝕、抗晶間腐蝕性能不足，造成所用不銹鋼等級越來越高，在實在解決不了問題的情況下，甚至使用鈦合金材料。即便如此，也不能有效阻止鹽化工構(gòu)件的早期開裂。由于沒有對癥下藥，這樣做并不能從根本上解決問題，反而增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。為此，除了在提高材料耐腐蝕性方面采取措施外，還應(yīng)該從減小應(yīng)力方面采取措施。

不銹鋼具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性，已被廣泛地應(yīng)用于各種腐蝕環(huán)境中，諸如化工、煉油、航空、造船及醫(yī)藥等行業(yè)。當(dāng)環(huán)境中的氧化性足夠強時，這種鋼的表面不僅能生成致密鈍化膜，而且鈍化膜一旦破損都能及時修復(fù)，使鈍化膜下的金屬不再繼續(xù)腐蝕，所以，不銹鋼耐大氣腐蝕的能力較好。但是，在一些特定的條件下，尤其是含有氯離子的環(huán)境中，所形成的鈍化膜并不穩(wěn)定，容易破裂，從而發(fā)生嚴重的局部腐蝕，如點蝕和縫隙腐蝕等。

大量研究表明，一定溫度下，氯離子的濃度超過點蝕的臨界濃度時就會發(fā)生點蝕。TSUTSUMI等研究了304不銹鋼在25℃時點蝕的臨界濃度約為6?mol/L，鹵水中的氯離子濃度遠遠超過此臨界濃度，因而，與鹵水接觸的不銹鋼將不可避免地產(chǎn)生點蝕。目前，尚無資料指明316系列不銹鋼點蝕的臨界濃度，但是，我們?nèi)匀豢梢源竽懙仡A(yù)計，鹵水的氯離子濃度也勢必超過其臨界濃度，所以，對于鹽化設(shè)備而言，用316系列取代304系列不銹鋼，仍然不能阻止點蝕的發(fā)生，因為，即使氯離子在幾十個ppm濃度范圍內(nèi)，在一定溫度下，經(jīng)過一段誘導(dǎo)期，316不銹鋼也能發(fā)生點蝕。

強吸附侵蝕性的氯離子會取代鈍化膜中的氧，一旦氯離子吸附在金屬表面，將削弱金屬離子-原子鍵，導(dǎo)致鈍化膜破裂。另外，吸附在金屬表面的氯離子會和金屬離子形成復(fù)合物溶解到電解液中，導(dǎo)致局部地方氧化膜的薄化，從而使膜內(nèi)更多的金屬離子向膜與電解液的界面遷移，增加了金屬溶解速度。

點蝕坑的底部發(fā)生金屬溶解反應(yīng)，由于坑附近區(qū)吸氧，坑內(nèi)陽離子濃度的增加導(dǎo)致氯離子向點蝕坑內(nèi)聚集。氯離子與金屬陽離子結(jié)合形成金屬氯化物，金屬氯化物水解生成酸使得坑內(nèi)具有較低的PH值，從而導(dǎo)致金屬發(fā)生自催化型溶解。自催化溶解的結(jié)果使點蝕坑不斷生長與擴展，形成橢球形凹坑。研究表明，點蝕坑確實是裂紋萌生的可能位置，但點蝕與裂紋萌生并不存在一一對應(yīng)的關(guān)系，只有具有較大深度或深徑比的點蝕坑才能萌生裂紋。對于不銹鋼而言，點蝕造成的應(yīng)力集中達到一定值時，才會形成裂紋源。

一旦裂紋形成，裂紋的擴展隨即展開，直至工件破裂。因而，不銹鋼構(gòu)件的使用壽命實際上由兩個基本時段構(gòu)成，即裂紋源萌生時間和裂紋擴展時間，延緩裂紋萌生或擴展速度都將有利于提高不銹鋼構(gòu)件的使用壽命。

不銹鋼開裂常見的有兩種類型，分別為應(yīng)力腐蝕開裂和腐蝕疲勞斷裂。

（1）應(yīng)力腐蝕開裂