材料選擇不當(dāng)是壓力容器失效的主要原因之一。因此，根據(jù)您的預(yù)期用途選擇合適的材料對(duì)于壓力容器系統(tǒng)的成功至關(guān)重要。選擇錯(cuò)誤的材料會(huì)導(dǎo)致許多問(wèn)題，包括但不限于性能差、效率低、安全性降低和災(zāi)難性故障。

在確定在壓力容器中使用哪種合金時(shí)，耐腐蝕性是需要考慮的最大因素之一。耐腐蝕性是“保持金屬結(jié)合能并承受材料暴露于此類(lèi)環(huán)境時(shí)可能發(fā)生的劣化和化學(xué)分解的能力?！? (corrosionpedia.com) 基本上，它是一種材料能夠防止化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)造成環(huán)境惡化的能力。鑒于有多少行業(yè)依賴(lài)壓力容器，確保材料具有適當(dāng)?shù)哪透g性是成功的必要條件。

您可能會(huì)問(wèn)自己，究竟什么是壓力容器?讓我們先來(lái)看一下。

什么是壓力容器?

壓力容器是用于液體、蒸汽和氣體的封閉容器，其壓力遠(yuǎn)高于或低于環(huán)境壓力。壓力容器用于石油和天然氣、化學(xué)和食品加工等各個(gè)行業(yè)。反應(yīng)器、閃蒸罐和熱交換器等項(xiàng)目只是常見(jiàn)壓力容器的一些示例。

關(guān)于壓力容器，有許多標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)，但ASME 鍋爐和壓力容器規(guī)范 (BPVC)是最受歡迎的一套標(biāo)準(zhǔn)。ASME BPVC 是普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)，適用于壓力容器、鍋爐和核電站的設(shè)計(jì)、建造、安裝、測(cè)試、檢驗(yàn)和認(rèn)證。

所有的指導(dǎo)方針和部門(mén)都已到位，不僅可以確保產(chǎn)品的最高標(biāo)準(zhǔn)，而且還可以確保最大的安全性。在查看壓力容器的材料類(lèi)型及其用途時(shí)，這一點(diǎn)也很重要。

大多數(shù)用于壓力容器的耐腐蝕合金

用于制造壓力容器的最常見(jiàn)材料是碳鋼、不銹鋼、哈氏合金、鎳合金、鋁和鈦。每種合金都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，使每種合金在某些情況下都比其他合金更好。讓我們來(lái)看看每種合金的耐腐蝕性，從最不耐腐蝕的開(kāi)始;碳素鋼。

碳素鋼

碳鋼通常沒(méi)有足夠的鉻來(lái)形成類(lèi)似于不銹鋼的氧化鉻層。缺少這一層會(huì)使氧氣與碳鋼中的鐵結(jié)合，產(chǎn)生氧化鐵或生銹。碳鋼由鐵制成，由于鐵易氧化，容易腐蝕。由于其低耐腐蝕性，碳鋼通常不會(huì)在暴露于濕氣、鹽水、硫酸或任何其他腐蝕性材料的情況下使用。

鋁合金

鋁被許多人認(rèn)為是頂級(jí)鑄造材料，因?yàn)樗鼉?yōu)于其他金屬。鋁合金具有延展性、高鑄造性、高強(qiáng)度和良好的耐蝕性。鋁的耐腐蝕性是由金屬表面形成的惰性氧化膜形成的，形成了保護(hù)層。但是，如果放置在特定條件下，該層可能會(huì)失效并且容易變得不穩(wěn)定。鋁腐蝕最常因鍍鋅而發(fā)生，鍍鋅是金屬(兩種或多種)用于電路的地方。這個(gè)過(guò)程使一種金屬更堅(jiān)固，而另一種金屬，在這種情況下是鋁，更弱。鍍鋅是鋁腐蝕的主要原因之一。極端的 pH 值也會(huì)導(dǎo)致鋁腐蝕。非常高和低的 pH 值會(huì)分解氧化鋁涂層，讓合金完全暴露在腐蝕之下。它不是可用的最不耐腐蝕的合金，但它可以在適當(dāng)?shù)那闆r下完成工作，并且仍然有許多好處。

不銹鋼

不銹鋼被認(rèn)為是可用的最耐腐蝕的金屬之一(盡管不是最好的)。不銹鋼的耐腐蝕性主要是由于存在的鉻含量會(huì)產(chǎn)生氧化鉻層以防止腐蝕。與氧化鐵不同，氧化鉻會(huì)形成一層薄薄的薄層，附著在鋼材上，起到保護(hù)屏障的作用。

然而，不銹鋼在長(zhǎng)時(shí)間暴露于有害化學(xué)物質(zhì)、鹽水、油脂、濕氣或高溫時(shí)仍然會(huì)生銹。不銹鋼是大多數(shù)壓力容器的絕佳選擇，但請(qǐng)記住，您的特定用例可能需要更耐腐蝕的材料。

鎳合金

鎳和鎳合金對(duì)腐蝕性環(huán)境有很強(qiáng)的抵抗力，尤其是那些對(duì)不銹鋼來(lái)說(shuō)過(guò)于苛刻的環(huán)境。由于其耐腐蝕性，鎳和鎳合金是化學(xué)加工和其他工業(yè)加工操作的理想材料。鎳之所以具有如此大的電阻，是因?yàn)殒嚨臉?biāo)準(zhǔn)還原電位比鐵高，但比銅低。

鎳合金對(duì)當(dāng)今化工、石化、海洋、造紙、農(nóng)藥、石油和天然氣、能源轉(zhuǎn)換和許多其他工業(yè)環(huán)境中的腐蝕問(wèn)題具有出色的耐腐蝕性和耐高溫腐蝕性能。鎳合金是壓力容器的絕佳選擇，但可能不是您特定應(yīng)用的最佳選擇。

鈦合金

鈦是一種氧化物礦石，是地殼中第四豐富的金屬元素。作為一種活性材料，鈦由于其鈍化氧化膜而在酸性氧化環(huán)境中表現(xiàn)出驚人的耐腐蝕性。這種薄膜的保護(hù)性明顯高于不銹鋼，并且在會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的環(huán)境(例如海水)中表現(xiàn)更好。此外，鈦合金對(duì)蒸汽和其他腐蝕性環(huán)境具有很高的抵抗力。鈦主要用于航空航天應(yīng)用，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)自己被用于許多行業(yè)和應(yīng)用，包括壓力容器管道和管道。

結(jié)論

正如我們之前所說(shuō)，為您的壓力容器選擇合適的材料是成功的必要條件，因?yàn)殄e(cuò)誤的材料是導(dǎo)致大多數(shù)腐蝕失效的原因。耐腐蝕性應(yīng)該是您在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)首先要考慮的屬性之一。我們談到的金屬和合金都是很好的選擇，但請(qǐng)記住，每種材料都有自己獨(dú)特的特性，因此也有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。