管束式集装箱腐蚀形成原因及预防措施

2022-09-11

管束式集装箱的范围包括集装管束式 (框架式) 管束集装箱、捆绑式管束集装箱、向瓶内加注高压液体挤压泄气的管束集装箱 (液压子站式) 。管束式集装箱最为关键的部分就是大容积钢制气瓶, 然而由于气源、使用环境、路况等等客观原因, 瓶体局部都不同程度的受到腐蚀。有的局部腐蚀对钢瓶的性能影响很严重, 缩短使用寿命, 严重的会造成安全隐患。所以在使用一定期限后, 钢制气瓶要进行定期检验。定期检验是指移动式压力容器停运时由检验机构进行的检验和安全状况等级评定, 其中汽车罐车、铁路罐车和罐式集装箱的定期检验分为年度检验和全面检验。

结合定期检验中的经验, 常见钢瓶腐蚀分为钢瓶腐蚀分为瓶体内部和瓶体外部两种, 主要表现为以下几种情况:

一、钢瓶内部的腐蚀

瓶体内部腐蚀主要为介质中所含杂质对钢材的腐蚀。

1. 天然气中杂质对钢瓶的腐蚀。

杂质对钢瓶的腐蚀主要为H2S对钢材产生的氢脆。氢脆是指由于金属中残留氢与金属生产氰化物所造成金属脆化现象。

资料介绍:氢脆出现在天然气钢瓶中起因于钢瓶中长期有水的存在, 干燥的H2S不对钢材有腐蚀性, 当水中融入大量的H2S产生电离, 生成的氢向钢中扩散, 在局部区域集聚达到极限浓度时导致钢的脆性破坏。

由于天然气中H2S与水分含量很少, 与环境接触的整个金属表面上几乎以相同速度进行的腐蚀。这种腐蚀速度很慢, 为均匀腐蚀。

2. 井口气杂质对钢瓶的腐蚀。

井口气即井口伴生气, 也是天然气的一种, 主要成分为甲烷。随着国家清洁能源政策的实施和能源战略储备的需要, 井口气经过预处理、低压分离、增压、高压脱水等工序, 最终成为符合车用燃气要求的CNG (或进一步液化成为LNG) , 已经成为深化能源利用的新趋势。

但是由于井口气的特殊性, 气源所含杂质相对天然气要多, 不但含有一定比例的H2S、CO2、SO2、CO、磷化物气体等具有腐蚀性、毒性的介质, 还含有轻油、水分, 甚至泥沙等。轻油中溶解了H2S、CO2、SO2、水分等杂质, 与钢材发生电化学反应, 最终生成Fe的化合物, 产生的氢还会对钢材产生氢脆危害, 所以, 井口气对于钢瓶的腐蚀性极强。此种情况腐蚀一般发生在钢瓶地部与轻油接触且泥沙较为聚集的瓶肩部位, 产生的是局部腐蚀。

以某公司使用三年的定期检验钢瓶为例, 由于气源中含有大量泥沙和轻油等杂质, 在瓶体下部泥沙轻油聚集处腐蚀严重, 在瓶肩形成局部严重腐蚀。厚度平均减少2-3mm, 局部腐蚀点甚至达到5mm深度。储量19m3的运输车, 车内残留轻油、泥沙等达到1.5m3, 占7.9%。平均每只钢瓶损耗重量60-70Kg, 占总重2.5%。同时对钢瓶附件也构成腐蚀, 缩短使用寿命。因壁厚报废率可达30%左右。杂质对钢瓶的腐蚀不仅大大缩短了设备使用寿命, 还对使用安全构成隐患。

3. 预防措施:

(1) 对于气源质量要严格把关, 要进行深度过滤和沉淀, 去除泥沙, 分离出轻油和水分, 最大限度去除杂质。

(2) 改进排污系统, 对于气源杂质多的情况, 有必要对钢瓶的排污系统改进, 例如增加排污管口径等。

(3) 对钢瓶加大维护保养力度, 根据使用情况, 增加定期排污次数, 以便减少杂质的残留。

(4) 对于内部腐蚀严重的钢瓶, 建议在全面检测时对钢瓶内壁做内部喷丸处理, 改善钢瓶的抗氢脆能力。

二、瓶体外部的腐蚀。

瓶体外部常见的腐蚀是电化学腐蚀, 就是铁和氧形成两个电极, 组成腐蚀原电池。因为铁的电极电位总比氧的电极电位低, 所以铁是阳极, 遭到腐蚀。特征是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包, 次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。由于高压气体运输车总是处于运动状态, 固定件与钢瓶之间就会产生摩擦, 表面油漆脱落后, 瓶体与空气中水分发生化学作用生锈。这种情况多发生于瓶口法兰固定部位和钢带固定部位。

1. 钢瓶两端固定法兰部位的缝隙腐蚀

固定法兰部位生锈多见于江南华南等多雨气候湿润地区, 雨水会渗入法兰与瓶口螺纹的缝隙形成电解液, 缝隙内有关物质的移动受到了阻滞, 形成浓差电池, 从而产生局部腐蚀, 这种腐蚀被称为缝隙腐蚀。腐蚀使缝隙扩大, 严重后会产生瓶体松动的现象, 影响钢瓶的使用寿命。

2. 钢瓶瓶体固定钢带部位的磨损腐蚀

由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程叫磨损腐蚀。

此种腐蚀多发生在钢瓶固定法兰与钢带部位。法兰在形成缝隙腐蚀后, 由于容器总是处于移动状态, 部件之间的摩擦会使缝隙扩大, 进而加速缝隙腐蚀, 腐蚀率会明显加剧。钢带固定部位的磨损也比较常见, 重装高压气的过程会使钢瓶重复碰撞收缩, 钢带作为固定瓶体的紧固件, 不断与瓶体摩擦使油漆脱落。水分残留在瓶体与钢带之间形成缝隙腐蚀。

以上两种腐蚀对钢瓶本体和紧固件都有较大的危害性。

3. 钢瓶外表面腐蚀的预防措施

(1) 在法兰与钢瓶连接处涂密封胶, 防止水分进入。如果已经有腐蚀发生, 应先清理腐蚀部位表面, 全部除去铁锈后再进行补漆防腐, 最后用密封胶密封。

(2) 钢带与钢瓶之间应垫有绝缘橡胶垫, 钢瓶瓶体漆膜厚度一定要达到200μm以上, 且不能有麻点、划伤等缺陷。

(3) 在江南华南等多雨地区, 由于气候湿润, 除底漆、面漆外, 可对气瓶的防腐漆增加一道中涂漆, 总漆膜厚度达到260μm以上。

由以上分析可知, 管束式集装箱在使用中的形成的腐蚀有气源杂质含量过多、气候恶劣或是对设备维护不到位, 使用不当等。这些腐蚀会威胁设备的运行安全, 减少管束式集装箱的使用寿命, 对用户造成潜在的经济损失, 必须引起注意。但是只要针对腐蚀形成原因加以分析, 加强对设备的维护保养, 改进生产工艺, 采取相应对策, 这些腐蚀都可以避免。

摘要：随着高压气体运输行业在我国的快速发展, 作为高压气体最安全便利的存储运输设备, 大容积钢制气瓶的使用也随之迅速普及开来。但是由于气源杂质的腐蚀和缺乏维护保养, 在气瓶内外表面很容易形成腐蚀, 本文就大容积钢制气瓶常见腐蚀做了列举与原因分析, 并提出了预防措施。

关键词：管束式集装箱,大容积钢制气瓶,氢脆,电化学腐蚀,缝隙腐蚀,磨损腐蚀