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建造压力容器应该选用哪种金属材料?

发布时间:2023-05-23 访问量:311次 来源:隐石检测

材料选择不当是压力容器失效的主要原因之一。因此,根据您的预期用途选择合适的材料对于压力容器系统的成功至关重要。选择错误的材料会导致许多问题,包括但不限于性能差、效率低、安全性降低和灾难性故障。

在确定在压力容器中使用哪种合金时,耐腐蚀性是需要考虑的最大因素之一。耐腐蚀性是“保持金属结合能并承受材料暴露于此类环境时可能发生的劣化和化学分解的能力。” (corrosionpedia.com) 基本上,它是一种材料能够防止化学或电化学反应造成环境恶化的能力。鉴于有多少行业依赖压力容器,确保材料具有适当的耐腐蚀性是成功的必要条件。

您可能会问自己,究竟什么是压力容器?让我们先来看一下。

什么是压力容器?

压力容器是用于液体、蒸汽和气体的封闭容器,其压力远高于或低于环境压力。压力容器用于石油和天然气、化学和食品加工等各个行业。反应器、闪蒸罐和热交换器等项目只是常见压力容器的一些示例。

关于压力容器,有许多标准和监管机构,但ASME 锅炉和压力容器规范 (BPVC)是最受欢迎的一套标准。ASME BPVC 是普遍接受的标准,适用于压力容器、锅炉和核电站的设计、建造、安装、测试、检验和认证。

所有的指导方针和部门都已到位,不仅可以确保产品的最高标准,而且还可以确保最大的安全性。在查看压力容器的材料类型及其用途时,这一点也很重要。

大多数用于压力容器的耐腐蚀合金

用于制造压力容器的最常见材料是碳钢、不锈钢、哈氏合金、镍合金、铝和钛。每种合金都有自己的优点和缺点,使每种合金在某些情况下都比其他合金更好。让我们来看看每种合金的耐腐蚀性,从最不耐腐蚀的开始;碳素钢。

碳素钢

碳钢通常没有足够的铬来形成类似于不锈钢的氧化铬层。缺少这一层会使氧气与碳钢中的铁结合,产生氧化铁或生锈。碳钢由铁制成,由于铁易氧化,容易腐蚀。由于其低耐腐蚀性,碳钢通常不会在暴露于湿气、盐水、硫酸或任何其他腐蚀性材料的情况下使用。

铝合金

铝被许多人认为是顶级铸造材料,因为它优于其他金属。铝合金具有延展性、高铸造性、高强度和良好的耐蚀性。铝的耐腐蚀性是由金属表面形成的惰性氧化膜形成的,形成了保护层。但是,如果放置在特定条件下,该层可能会失效并且容易变得不稳定。铝腐蚀最常因镀锌而发生,镀锌是金属(两种或多种)用于电路的地方。这个过程使一种金属更坚固,而另一种金属,在这种情况下是铝,更弱。镀锌是铝腐蚀的主要原因之一。极端的 pH 值也会导致铝腐蚀。非常高和低的 pH 值会分解氧化铝涂层,让合金完全暴露在腐蚀之下。它不是可用的最不耐腐蚀的合金,但它可以在适当的情况下完成工作,并且仍然有许多好处。

不锈钢

不锈钢被认为是可用的最耐腐蚀的金属之一(尽管不是最好的)。不锈钢的耐腐蚀性主要是由于存在的铬含量会产生氧化铬层以防止腐蚀。与氧化铁不同,氧化铬会形成一层薄薄的薄层,附着在钢材上,起到保护屏障的作用。

然而,不锈钢在长时间暴露于有害化学物质、盐水、油脂、湿气或高温时仍然会生锈。不锈钢是大多数压力容器的绝佳选择,但请记住,您的特定用例可能需要更耐腐蚀的材料。

镍合金

镍和镍合金对腐蚀性环境有很强的抵抗力,尤其是那些对不锈钢来说过于苛刻的环境。由于其耐腐蚀性,镍和镍合金是化学加工和其他工业加工操作的理想材料。镍之所以具有如此大的电阻,是因为镍的标准还原电位比铁高,但比铜低。

镍合金对当今化工、石化、海洋、造纸、农药、石油和天然气、能源转换和许多其他工业环境中的腐蚀问题具有出色的耐腐蚀性和耐高温腐蚀性能。镍合金是压力容器的绝佳选择,但可能不是您特定应用的最佳选择。

钛合金

钛是一种氧化物矿石,是地壳中第四丰富的金属元素。作为一种活性材料,钛由于其钝化氧化膜而在酸性氧化环境中表现出惊人的耐腐蚀性。这种薄膜的保护性明显高于不锈钢,并且在会导致点蚀和缝隙腐蚀的环境(例如海水)中表现更好。此外,钛合金对蒸汽和其他腐蚀性环境具有很高的抵抗力。钛主要用于航空航天应用,现在发现自己被用于许多行业和应用,包括压力容器管道和管道。

结论

正如我们之前所说,为您的压力容器选择合适的材料是成功的必要条件,因为错误的材料是导致大多数腐蚀失效的原因。耐腐蚀性应该是您在设计压力容器时首先要考虑的属性之一。我们谈到的金属和合金都是很好的选择,但请记住,每种材料都有自己独特的特性,因此也有自己的优点和缺点。


相关标签: 金属腐蚀检测 , 材料分析

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