Химическая коррозия в жидкостях-неэлектролитах

Жидкости-неэлектролиты - это жидкие среды, которые не являются проводниками электричества. К ним относятся: органические (бензол, фенол, хлороформ, спирты, керосин, нефть, бензин); неорганического происхождения (жидкий бром, расплавленная сера и т.д.). Чистые неэлектролиты не реагируют с металлами, но с добавлением даже незначительного количества примесей процесс взаимодействия резко ускоряется. Например, если нефть будет содержать серу или серосодержащие соединения (сероводород, меркаптаны) процесс химической коррозии ускоряется. Если вдобавок увеличится температура, в жидкости окажется растворенный кислород - химическая коррозия усилится.

Присутствие в жидкостях-неэлектролитах влаги обеспечивает интенсивное протекание коррозии уже по электрохимическому механизму.

Химическая коррозия в жидкостях-неэлектролитах подразделяется на несколько стадий:

- подход окислителя к поверхности металла;

- хемосорбция реагента на поверхности;

- реакция окислителя с металлом (образование оксидной пленки);

- десорбция оксидов с металлом (может отсутствовать);

- диффузия оксидов в неэлектролит (может отсутствовать).

Для защиты конструкций от химической коррозии в жидкостях-неэлектролитах на ее поверхность наносят покрытия, устойчивые в данной среде.

Типовые конструкции гладких цилиндрических обечаек. Требования к их конструкции и изготовлению

Обечайка – цилиндрический или конический элемент замкнутого профиля, открытый с торцов. (См. приложение )

Цилиндрические обечайки являются одним из основных элементов химических аппаратов. Из них образуется корпус аппарата, они входят составной частью в различные внутренние и наружные устройства аппаратов. Обечайки в основном изготовляют вальцовкой из листового проката, реже из труб.

Обечайки из листового проката имеют внутренний базовый диаметр по стандарту ГОСТ 9617-76 "Сосуды и аппараты. Ряды диаметров". Внутренний диаметр обечайки выбирается из стандартного ряда: 400, (450), 500, (550), 600, (650), 700, 800, 900, 1000, (1100), 1200, 1300, 1400, (1500), 1600, (1700), 1800, (1900), 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000, 4500 мм. Обечайки с внутренними диаметрами, которые приведены в скобках, допускается использовать для изготовления рубашек сосудов и т аппаратов.

Обечайки из труб имеют наружный базовый диаметр. Наружный диаметр обечаек из труб рекомендуется принимать из следующего ряда: 133, 159, 168, 219, 273, 325, 377, 426, 480, 530,

630, 720, 820, 920, 1020,1120, 1220, 1320, 1420 мм.

Корпуса химических аппаратов состоят из одной или нескольких цилиндрических обечаек, соединенных между собой и с концевыми элементами кольцевыми сварными швами. В качестве концевых элементов применяются фланцы и днища различной конструкции.

При сварке корпуса сосуда или аппарата должны применяться, как правило, стыковые двухсторонние швы с полным проплавлением. Односторонние швы применяются в тех случаях, когда невозможно применить двустороннюю сварку. При этом сварка осуществляется на съемной или остающейся подкладке.

Вальцованные обечайки должны иметь как можно меньше сварных швов, особенно продольных, поэтому листы для их изготовления следует выбирать возможно больших размеров.

Объем сосудов и аппаратов должен соответствовать стандарту ГОСТ 13372-67 "Сосуды и аппараты. Ряд номинальных объемов". Стандарт устанавливает следующий ряд номинальных объемов сосудов и аппаратов: 0,01; 0,016; 0,025; 0,04; 0,063; 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 1690; 200; 250; 320; 400; 500 м3 .

Корпуса аппаратов имеют следующие основные конструкции:

– с фланцем и днищем (рисунок 8.1); фланец может быть плоский приварной или приварной встык, днища могут быть плоские, выпуклые или конические; – с фланцами с обеих сторон (царга);

– с днищами с обеих сторон (рисунок 8.2); днища могут быть выпуклыми или коническими, отбортованными или без отбортовки;

– с рубашками различной конструкции (рисунок 8.3);

– с кольцами жесткости или внутренними перегородками

(рисунки 8.4, 8.5).

А б

Рис. 8.1. Обечайка с фланцем и Рис. 8.2. Обечайки с выпуклыми или коническими днищами

плоским днищем а – обечайка с отбортованными днищами;

б – обечайка с неотбортованными днищами

а б

Рис. 8.3. Обечайки с рубашками

а – обечайка с U – образной рубашкой; б – обечайка с цилиндрической рубашкой

Рис. 8.4. Обечайки с кольцами жесткости

Рис. 8.6. Обечайки, соединенные коническим переходом

Рис. 8.5. Обечайки с внутренними перегородками

Кроме этого, корпус аппарата может состоять из цилиндрических обечаек разного диаметра, соединенных между собой коническими переходами (рисунок 8.6). Корпуса аппаратов могут быть вертикальными или горизонтальными.

Для осуществления химико-технологических процессов, проводимых в условиях работы без давления, под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па (5 мм.рт.ст.), под наливом или под избыточным давлением не более 10 МПа в химической промышленности наибольшее распространение получили сосуды и аппараты стальные сварные. Общие требования к их конструкции, материалам, изготовлению регламентируются ГОСТ 24306-80 (Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования). Данный ГОСТ регламентирует не только общие технические требования, но и требования, касающиеся отдельных элементов: обечаек, днищ, люков, лазов, штуцеров, а также качества сварки и сварных соединений. Полный перечень технических требований составляет 45 страниц. Детально остановиться на всех требованиях не представляется возможным, поэтому рассмотрим отдельные, наиболее важные.

Конструкция аппарата должна предусматривать возможность внутреннего осмотра, очистки, промывки и продувки. Внутренние устройства, препятствующие осмотру, должны быть съемными. Рубашки допускается выполнять приварными. Аппараты должны иметь люки-лазы для внутреннего осмотра, расположенные в удобных для обслуживания местах. При наличии у аппарата съемных крышек или днищ и фланцевых штуцеров, обеспечивающих возможность внутреннего осмотра, лазы и люки в аппаратах не обязательны. Для возможности проведения гидроиспытаний аппарат должен иметь штуцера для наполнения и слива воды, а также для поступления и удаления воздуха (можно использовать технологические). На вертикальных аппаратах эти штуцера должны быть расположены с учетом возможности гидроиспытаний в горизонтальном положении.

Для подъема и установки аппарата на нем требуется предусмотреть строповые устройства. Допускается для этих целей использовать имеющиеся на аппарате элементы (горловины, штуцера, уступы и др.), если прочность их при этом не вызывает сомнений, что должно быть проверено расчетом.

Цилиндрические обечайки изготавливают следующими способами:

– вальцовкой из листового проката;

– из сварных труб большого диаметра;

– из рулонированной широкополосной стали или поковок (для аппаратов высокого давления).

Толщину стенок вальцованных обечаек в пределах 6–42 мм принимают только четной.

Кромки вальцованных обечаек соединяют преимущественно встык. Они должны иметь минимум сварных швов, особенно продольных.

Обечайки с диаметром до 1000 мм допускается изготавливать не более чем с двумя продольными швами, с диаметром свыше 1000 мм – из листов максимально возможной длины.

Продольные швы в листах смежных обечаек должны быть смещены относительно друг друга на величину не менее трехкратной толщины стенки обечайки, но не менее чем на 100 мм между осями швов.

Если разница в толщине соединяемых стыковым швом листов более 5 мм или более 30% толщины тонкого листа, то предусматривается специальный переход.

При приварке днищ, штуцеров, люков к сосудам и аппаратам, также должны применяться, как правило, двухсторонние стыковые швы.