硫酸儲罐設(shè)計

1、1硫酸腐蝕原理及特點表1市面上的硫酸常見的濃度、狀態(tài)及腐蝕特點濃度狀態(tài)腐蝕性特點備注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，空氣中水份也會使敞空的濃硫酸變稀，對碳鋼的腐蝕性增大；4)65%～85%期間，隨溫度上升，其對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膜，在無流速、無沖刷、無

2、充氣、密封時可耐受60℃～80℃；6)102%以上的發(fā)煙硫酸，會破壞鈍化膜，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。硫酸金屬儲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。碳鋼在硫酸中發(fā)生的腐蝕過程是典型的電化學(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)垢等也會影響硫酸的腐蝕性。2硫酸儲罐的設(shè)計2.1類型及概況分鋼制儲罐、塑料儲罐和玻璃鋼儲罐，也分為壓力容器類和非壓力容器類硫酸儲罐，還分為立式和臥式硫酸儲罐。本文僅討論常壓硫酸儲罐。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，為減少磨損腐蝕應(yīng)力和腐蝕開裂，應(yīng)盡量采用內(nèi)部有涂層保護和曲率半徑較大的無縫彎頭。在接管焊接時，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)計時應(yīng)該將焊縫和結(jié)

4、構(gòu)不連續(xù)處分開。選用墊片時，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》可以看出，針對不同濃度，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)硫酸儲罐主要分為三類：整體金屬材質(zhì)硫酸儲罐、金屬外殼內(nèi)刷涂料的硫酸儲罐、金屬外殼內(nèi)襯玻璃鋼或鱗片膠泥硫酸儲罐。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)可形成鈍化保護膜，因此碳鋼可直接用作為常溫、無流速、無沖刷、無充氣、密封的80%～100%濃硫酸儲存和運輸設(shè)備的制造材料，內(nèi)壁無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)煙硫酸儲罐的制造材料3）鉛、鉛銻合金、可耐96%以下室溫的硫酸，對80%以下的硫酸

6、可耐至210℃（也因表面產(chǎn)生保護膜），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)的無流速、無沖刷、無充氣的硫酸溶液和85%～100%濃度的常溫、無流速、無沖刷、無充氣、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（此時可選用20號高合金鋼）。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制造硫酸儲罐，還是不多。6）銅、鎳只能耐60%以下