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不透性石墨腐蚀控制全生命理论研究

2019/08/15 阅读:

摘要:腐蚀问题在化工设备应用中是较突出的问题,因此大多化工设备的选用都是经过严格防腐处理的材料。而不透性石墨设备拥有优良的防腐性能和较快的传热性能被广泛的应用与化工生产过程中。本文介绍了不透性石墨设备腐蚀控制工程全生命周期的理论研究。

关键词:不透性; 石墨; 腐蚀控制; 全生命

引言

近年来,随着发展中国家的经济成长,金属材料和非金属材料得到了广泛的使用,而作为非金属材料之一的不透性石墨而言,它不仅仅物理性能、加工性能优良,而且还有其优异的耐腐蚀性和高于金属材料的热导性。因此在化工防腐蚀设备制造的应用中不透性石墨取得了举世瞩目的成果。不透性石墨广泛应用于各种化工过程中腐蚀严重的环节,绝大多数用于需要对腐蚀性物料进行加热或冷却(冷凝)的场合,也用于腐蚀性物料的洗涤、吸收、反应、焚烧等单元操作。在化工、冶金、轻工、机械、电子、纺织、航天等工业部门及众多行业的三废治理中,不透性石墨制品正发挥着愈来愈重要的作用,则就迫切的需要研究不透性石墨设备的腐蚀控制工程全生命周期。

1定义

不透性石墨设备寿命是指设备从投入使用开始,到在技术上或经济上不宜继续使用而退出使用过程为止所经历的时间。不透性石墨设备的全生命周期有以下三种:(1)不透性石墨设备的物质寿命,亦称自然寿命;(2)不透性石墨设备的技术寿命,亦称有效寿命;(3)不透性石墨设备的经济寿命。

1.1不透性石墨设备全生命周期中的自然寿命

不透性石墨设备全生命周期中的自然寿命,又称为不透性石墨设备的物理寿命,它是指不透性石墨设备从投入使用开始,直到不能继续使用、直至报废结束所经历的全部阶段。不透性石墨设备的全生命周期中的自然寿命,主要不是由腐蚀介质决定的,而是由有形磨损量的大小、磨损程度决定的。对不透性石墨设备规范的使用、合情合理的定期维修和保养,可延长不透性石墨设备的自然寿命,但不透性石墨设备中的不透性石墨作为非金属材料而言,想从根本上避免磨损却是不可能的。

1.2不透性石墨设备全生命周期中的技术寿命

不透性石墨设备全生命周期中的技术寿命,又称不透性石墨设备有效寿命,是指设备从投入使用到因工艺技术滞后从而被淘汰其经历的所有历程阶段。随着化工工艺技术装置的急速发展,化工装备行业对其设备内部质量和外部质量的要求也越来越高,越来越苛刻,同时也不断涌现出新的加工工艺使不透性石墨设备更完美,导致原有不透性石墨设备虽然还能继续使用,但已不能保证化工成品或组分的纯度以及尾气排放指标超标而被淘汰。由此可见,不透性石墨设备的技术寿命主要不是由磨损所决定的,而是随着科学技术进步的速度加快,不透性石墨设备的技术寿命越来越短。

1.3不透性石墨设备全生命周期中的经济寿命

不透性石墨设备全生命周期中从设备投入使用开始,在经济上得不偿失而被停止使用所经历的阶段叫做设备的经济寿命。不透性石墨设备使用年限越长,设备每年所分摊的年折旧费就越来越少。但是随着不透性石墨设备使用年限的增加,其设备需要更多的维修费用才能维持原有作用和功能;而且设备的运行成本及原材料、能源消耗费用也会不断增加,年运行率、生产工效、质量将逐步下降。

2基础理论

不透性石墨设备寿命周期理论是从技术性理论、经济性理论和管理性理论分析和研究不透性石墨设备全生命周期理论。(1)设备全生命周期的技术性理论:依靠工艺技术的改进,加强设备的加工能力,研究全生命周期设备的故障和维修,使设备的有效利用率提高,采用适用的新技术和合理的修理改造,从而使设备的可靠性和维修性有所改进;(2)设备全生命周期的经济性理论:总结不透性石墨设备非腐蚀而不在服役的规律,掌握其特性,对设备的选型、修理改造和更新进行分析,力争投入少,效益高,从而达到全生命周期费用最经济和提高设备综合效率的目标;(3)设备全生命周期的管理性理论:由于不透性石墨设备从设备设计、制造、到投入使用、报废各个阶段的责任者和所有者往往不是单一的,故其管理策略和利益会有很大的区别,因此,需要相关方研究控制各条线的动态管理,强调设备全生命周期的管理和控制,并实现适时地信息反馈,从而实现全生命周期的腐蚀控制。

3全生命周期理论研究

不透性石墨设备的腐蚀控制工程全生命周期整个理论如图1所示。术现全生命周期的腐蚀控制。3全生命周期理论研究不透性石墨设备的腐蚀控制工程全生命周期整个理论如图1所示。图1

3.1前期管理阶段

石墨材料是一种特殊的非金属材料,通常包含有较多的气孔,是可透或微渗透的。石墨材料在常温下具有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。而制造化工设备用的不透性石墨是采用抽真空一加压浸渍的方法使浸渍剂如液态高分子材料或无机材料填入石墨材料的气孔,并经加热固化得到的。虽然石墨材料在常温下的化学稳定性很好,但是其是渗透的,制造设备的不透性石墨由于浸渍剂的性能决定了其在化工领域不是万能的,则在不透性石墨设备腐蚀控制工程中装置投产前浸渍剂影响设备生命,在装置投产前的整个过程中腐蚀源的研究是重中之重。不透性石墨具有及其强悍的耐腐蚀性,不但耐强氧化性介质如硝酸、浓硫酸、铬酸、次氯酸、双氧水、强氧化性盐类溶液以及部分卤素介质,还能耐大部分酸、碱、盐类溶液、有机溶剂等的腐蚀。除添加有氟塑料的材料外,其耐腐蚀性主要取决于添加成分。例如,应用最广的酚醛树脂浸渍石墨和挤压石墨耐酸不耐碱,呋喃树脂浸渍石墨耐非强氧化性酸又耐碱,水玻璃浸渍石墨耐碱不耐稀酸等。不透性石墨设备的不透性石墨。基材制备工艺与石墨电极生艺,一般采用细颗粒配方,也可选用石墨电极坯材或石墨块材作基材。采用抽真空一加压浸渍的方法使浸渍剂渗透进人石墨基材的气孔中,经过加热固化就可制得不透的(或微渗透的)浸渍类不透性石墨。不透性石墨设备腐蚀控制工程中,不透性石墨设备的腐蚀控制主要决定于制造过程中石墨由透性变为不透性的浸渍过程。同时在设备比较大的情况下,决定质量的另外一个环节是粘接过程。

3.2运行维修管理阶段

不透性石墨广泛应用于各种化工过程中腐蚀严重的环节,绝大多数用于需要对腐蚀性物料进行加热或冷却(冷凝)的场合,也用于腐蚀性物料的洗涤、吸收、反应、焚烧等单元操作。主要用它们制造各种类型的石墨设备,也用于制造管道、管件、密封元件或衬里砖、板等零部件。在化工、冶金、轻工、机械、电子、纺织、航天等工业部门及众多行业的三废治理中,不透性石墨制品正发挥着愈来愈重要的作用。而从腐蚀控制全生命周期而言,石墨设备在使用上本身耐腐蚀则腐蚀控制是没有问题的,而不透性石墨设备用的石墨力学强度都很低所以大部分石墨设备都配套有金属壳体,金属在一定程度上都不耐腐蚀。故运行时金属的防腐在设备全生命周期是很重要的。

3.3轮换报废管理阶段

不透性石墨设备腐蚀控制全生命周期中的轮换报废可分为以下阶段:(1)不透性石墨设备的部分部件自然寿命(物理寿命)丧失。但是一定程度而言此设备可以通过改造使其继续为化工等装置服役;(2)不透性石墨设备全部部件的自然寿命(物理寿命)丧失。则就需要对整台设备进行报废,不透性石墨设备因为在服役期间涉及到化工等腐蚀领域。则设备的报废需要有能力的企业对其进行报废。

4结束语

不透性石墨设备腐蚀控制全生命周期管理就是综合管理以提高设备综合效率的不断提高,以及实现全生命周期费用最优化为目标。不透性石墨设备腐蚀控制管理中综合管理方法的前瞻性、科学性,主要体现在生命周期的全过程,采取最佳的控制手段,形成一个相互交错、相互衔接、相互协同的腐蚀控制体系。应注意以下问题:

4.1前期管理阶段

前期管理阶段涉及:项目的规划、设备的选型以及设计制造、安装,项目的规划要有计划,克服盲目性、随意性。计划具有指导性、协调性的作用。不透性石墨设备腐蚀控制工作计划必须有很强的针对性和可行性,明确此设备的目标方向、规模大小、防腐蚀的保护措施,以便更合理的组织人力、物力、财力投入。计划一旦实施,腐蚀控制和环节应不折不扣、坚持执行,以保证设备检查、保养、维修各阶段的工作必须在计划范围内运行,以便达到实现计划的目标。

4.2运行维修管理阶段

运行维修管理阶段涉及设备的使用、维护和维修应从以下几点控制:(1)职责控制。在不透性石墨设备的管理中,必须职责分明,如果设备管理人员没有强烈的质量意识、安全意识、环保意识,就会对设备存在的腐蚀问题充耳不闻、视而不见。必须结合其企业实际,制定具体的责任职责,落实责任人,同时,还必须采取多种形式,强化各级各类人员腐蚀控制意识,调动其主观能动性;(2)制度控制。在不透性石墨设备腐蚀管理中制度是做好设备管理工作的法规条文,只有认认真真地坚持制度的执行,才能避免的随意马虎的现象发生。诸多所实践证明,把腐蚀控制管理工作涉及到的设备管理和维护保养的原始记录实行可视化的数据管理、档案管理等作为制度,在作业时间、工作内容、组织方法和标准法规上可以具体规定操作细则和行动方案,并通过各阶地层次狠抓落实,确保腐蚀控制制度贯穿全生命周期的全过程,收效十分明显;(3)程序控制。任何一项管理活动总是要遵循一定的程序,不透性石墨设备腐蚀控制管理工作亦然;(4)不透性石墨设备管理的特殊性。习近平总书记关于“绿水青山就是金山银山”的系列论述,深刻剖析了“绿水青山”和“金山银山”之间的辩证统一关系,对不透性石墨设备管理工作提出了更高的要求。所以,不透性石墨设备腐蚀控制工程全生命周期的管理必须紧紧围绕着“环境保护”的旗帜来统一规划、统一部署、统一指导、统一检查、统一督促,从而达到环保目标。

作者:夏斌 杨阳 单位:南通星球石墨设备有限公司

不透性石墨腐蚀控制全生命理论研究

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