硫酸儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

1、1硫酸腐蝕原理及特點(diǎn)表1市面上的硫酸常見的濃度、狀態(tài)及腐蝕特點(diǎn)濃度狀態(tài)腐蝕性特點(diǎn)備注100%發(fā)煙硫酸氧化性腐蝕為主1)65%～85%硫酸低溫下為還原性，高溫或沸點(diǎn)下為氧化性；2)85%～100%硫酸及發(fā)煙硫酸在所有溫度下都呈氧化性；3)濃硫酸具有吸水性，空氣中水份也會(huì)使敞空的濃硫酸變稀，對(duì)碳鋼的腐蝕性增大；4)65%～85%期間，隨溫度上升，其對(duì)碳鋼的腐蝕速率下降；5)碳鋼在80%～100%的硫酸中可形成鈍化保護(hù)膜，在無(wú)流速、無(wú)沖刷、無(wú)

2、充氣、密封時(shí)可耐受60℃～80℃；6)102%以上的發(fā)煙硫酸，會(huì)破壞鈍化膜，腐蝕速度上升，碳鋼和鑄鐵耐不了。120%的發(fā)煙硫酸是氧化性腐蝕的峰值點(diǎn)。硫酸金屬儲(chǔ)罐外壁腐蝕主要為氣相腐蝕，只是弱腐蝕，一般采取涂裝防腐即可，不是這里討論的重點(diǎn)。碳鋼在硫酸中發(fā)生的腐蝕過(guò)程是典型的電化學(xué)腐蝕。其化學(xué)反應(yīng)式表述如下：FeH2S04→H2FeS04金屬材料的本質(zhì)、表面狀態(tài)及金屬陰極相雜質(zhì)、硫酸濃度(pH值)、溫度都會(huì)影響到金屬的氫去極化腐蝕。此外，一

3、些物理因素如介質(zhì)流速、固相顆粒、結(jié)垢等也會(huì)影響硫酸的腐蝕性。2硫酸儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)2.1類型及概況分鋼制儲(chǔ)罐、塑料儲(chǔ)罐和玻璃鋼儲(chǔ)罐，也分為壓力容器類和非壓力容器類硫酸儲(chǔ)罐，還分為立式和臥式硫酸儲(chǔ)罐。本文僅討論常壓硫酸儲(chǔ)罐。了更容易產(chǎn)生腐蝕，因此，應(yīng)盡量避免使用這類法蘭。當(dāng)需要采用彎頭時(shí)，為減少磨損腐蝕應(yīng)力和腐蝕開裂，應(yīng)盡量采用內(nèi)部有涂層保護(hù)和曲率半徑較大的無(wú)縫彎頭。在接管焊接時(shí)，應(yīng)注意避免不同厚度的接管直接焊在一起，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將焊縫和結(jié)

4、構(gòu)不連續(xù)處分開。選用墊片時(shí)，應(yīng)盡量使墊片的內(nèi)徑和管口直徑相同，以避免磨損腐蝕和縫隙腐蝕。3硫酸儲(chǔ)罐的選材及防腐措施從表1《市面上的硫酸常見的濃度、狀態(tài)及腐蝕特點(diǎn)》可以看出，針對(duì)不同濃度，不同溫度狀態(tài)的硫酸，耐腐蝕選材也不盡相同。3.1金屬金屬材質(zhì)硫酸儲(chǔ)罐主要分為三類：整體金屬材質(zhì)硫酸儲(chǔ)罐、金屬外殼內(nèi)刷涂料的硫酸儲(chǔ)罐、金屬外殼內(nèi)襯玻璃鋼或鱗片膠泥硫酸儲(chǔ)罐。3.1.1整體金屬材質(zhì)各種不同金屬或合金的耐硫酸腐蝕性能及作為硫酸儲(chǔ)罐的選擇可行性如

5、下：1）普通碳鋼不耐80%以下稀硫酸，但可以耐65℃左右的80%～100%的濃硫酸。因碳鋼在這一濃度范圍內(nèi)可形成鈍化保護(hù)膜，因此碳鋼可直接用作為常溫、無(wú)流速、無(wú)沖刷、無(wú)充氣、密封的80%～100%濃硫酸儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備的制造材料，內(nèi)壁無(wú)需額外做其他防腐處理，外壁只需做普通的弱腐蝕防銹耐候涂裝處理。2）普通碳鋼和鑄鐵都不耐102%以上的發(fā)煙硫酸，因此不可作為發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐的制造材料3）鉛、鉛銻合金、可耐96%以下室溫的硫酸，對(duì)80%以下的硫酸

6、可耐至210℃（也因表面產(chǎn)生保護(hù)膜），但鉛銻不耐具有流速和摩擦沖刷的濃硫酸（因其破壞了保護(hù)膜）。因此襯鉛也是常用的耐硫酸腐蝕設(shè)備的制造材料和襯里材料。4）普通不銹鋼（如304不銹鋼）只能耐5%以下的極稀的硫酸，和碳鋼一樣不直接作為稀硫酸儲(chǔ)罐的制造材料。316L不銹鋼是含鉬不銹鋼，可耐室溫下15%濃度以內(nèi)的無(wú)流速、無(wú)沖刷、無(wú)充氣的硫酸溶液和85%～100%濃度的常溫、無(wú)流速、無(wú)沖刷、無(wú)充氣、密封的硫酸。5）高硅不銹鋼、高合金不銹鋼、鎳鉬鉻

7、合金（及哈氏合金）可以同時(shí)耐稀、濃硫酸，可以耐高溫、高速下一切濃度硫酸。其中高硅不銹鋼最便宜，但高硅不銹鋼抗震差、加工困難、不耐含氟或亞硫酸雜質(zhì)的硫酸溶液（此時(shí)可選用20號(hào)高合金鋼）。高硅不銹鋼是硫酸行業(yè)采用最多的合金材料，用來(lái)制造硫酸工廠的干燥塔、吸收塔、管式分酸器、槽管式分酸器、塔內(nèi)填料支撐箅子板、循環(huán)酸槽、管殼式酸冷卻器、管線、泵、法蘭和閥門等硫酸生產(chǎn)設(shè)備。但是直接采用高硅不銹鋼來(lái)制造硫酸儲(chǔ)罐，還是不多。6）銅、鎳只能耐60%以下