空压机储气罐腐蚀裕量的选取研究

李隆骏 张洪波 洪君华

(台州市特种设备监督检验中心)

空气压缩机是一种用来压缩空气、提高气体压力或输送气体的机械，其配置的储气罐构造在空压机站内，小型的与空压机直接组装成一体。空气通过滤清器被吸入空压机，在空压机中经过压缩达到规定压力后，沿排气管进入储气罐，然后由排气管路送往使用地点。储气罐主要功用是缓和由于排气不均匀和不连续而引起的压力波动，储备一定数量的压缩空气，维持供需气量之间的平衡，除去压缩空气中的油水。具有建造结构简单、使用寿命长、对环境污染少及造价低等优点，随着工业生产的发展，储气罐在我国的应用越来越广泛。

1 国内产品标准对腐蚀裕量的规定

2007年国家质检总局安全技术规范TSG R0003-2007(以下简称《简单容规》)颁布实施后，对于设计压力不大于1.6MPa、容积不大于1 000L或者工作压力与容积的乘积不大于1 000MPa·L的储气罐已归入简单压力容器范畴[1]。

目前国内压力容器产品主要执行GB 150.1～GB 150.4-2011标准[2]；但对于容积小于450L的小型空压机储气罐(属《简单容规》管辖范围)，据了解大部分设计、制造单位均执行JB/T 6539-92标准[3]。两种标准对腐蚀裕量的规定是不同的。

GB 150.1-2011规定：对有均匀腐蚀或磨损的元件，应根据预期的容器设计使用年限和对介质的对金属材料的腐蚀速率(及磨蚀速率)确定腐蚀裕量。但GB 150.1-2011同时规定介质为压缩空气的碳素钢制容器，腐蚀裕量不小于1mm。JB/T 6539-92规定的腐蚀裕量是：储气罐内部有油润滑时可取腐蚀裕量为0.5mm；无油润滑取腐蚀裕量为1.0mm。

比较GB 150 与JB/T 6539标准，同样是储气罐产品，只是因为容积不同，腐蚀裕量的取值却不一样，似不合理。

2 国外相关标准对腐蚀裕量的规定

ASME第Ⅷ卷《压力容器建造规则》对腐蚀裕量的规定相对宽松，如不锈钢、有内喷涂和无腐蚀的压力容器可以将腐蚀裕量设为0，碳钢容器的腐蚀裕量由生产厂家视情况确定，一般不低于0.2mm[4]。

简单压力容器储气罐同类欧盟标准EN286规定腐蚀裕量不得低于0.5mm[5]。

3 在用储气罐腐蚀情况调研

目前国内储气罐的常用材料为Q235B，容积稍大的也有用Q245R和Q345R的。外部腐蚀包括均匀腐蚀与局部腐蚀。均匀腐蚀是指容器器壁金属整个暴露表面或者是大部分面积上产生基本相同的化学或电化学腐蚀。通过收集一些制造厂家的回收储气罐样品检验发现：只有当外侧底部防腐层脱落情况下，才存在着均匀腐蚀情况。局部腐蚀是由于表面局部涂覆材料的破损，表面局部区域性腐蚀，通过收集一些制造厂家回收的储气罐样品检验发现，在外表面防腐层完好的情况下，未见局部腐蚀发生。

储气罐内部介质为空气或者油气悬浮物，一般底部还存在一些冷凝水(含油)，空压机一般都有油润滑，所以能在容器内部对内壁形成了一层保护膜。储气罐在持续工作状态下，对使用了4～5年回收的储气罐样品进行解剖验证，内壁也基本上无腐蚀。但如果在储气罐停止工作的状态下，因为底部存在水和其他杂质，内部极易形成大面积的均匀腐蚀。但缺乏这方面的典型数据。

在特种设备检验数据库中，笔者随机调取了一部分在用储气罐定期检验中的测厚数据，具体情况见表1。

表1 在用储气罐定期检验中的测厚数据

由表1可见，在用储气罐或存在着轻微腐蚀，或基本上无腐蚀。不管哪种主体材料，除了一台40m3大立罐外，腐蚀速率均不大于0.05mm/a。

有资料研究认为，空气、氮气与碳素钢的相容性好，对使用十多年后的储气罐解剖检验发现，容器壁厚和材料性能几乎没有变化(《简单容规》释义)。

据了解目前现状是制造企业为了产品外观漂亮，出厂前外表面防腐措施都做得相当好，小型空压机储气罐大多采取了喷塑工艺，在其推荐使用寿命内(简单压力容器储气罐一般为7～8年)，如果外壁没有人为损伤，基本能保证外腐蚀为0。而且由于压缩空气中带油，所以内表面也不容易腐蚀。国外资料中有介绍进行内喷涂的，可有效减少内腐蚀，但国内行业未见采用该技术的先例。由于国内产品目前为止未发现有进行有内喷涂的，所以，腐蚀裕量取0也不合理。

至今未统计到因腐蚀原因导致的储气罐失效的事故案例。

4 节能分析

GB 150对腐蚀裕量的规定表述最为合理，但“腐蚀裕量不小于1mm”对空压机储气罐似又偏严，不符合国家节能的大方向与政策。在保证安全的同时，也应考虑节能。

比如《简单容规》管辖范围的小型储气罐，很多设计单位给出的推荐使用年限为7年，如腐蚀速率取0.05mm/a，则腐蚀裕量为0.35mm。比GB 150的规定小了近三分之二。比JB/T 6539-92的规定小了近三分之一。

仅以JB/T 6539-92执行标准制造的小型空压机储气罐为例，国内年总产值约15～17亿元，以腐蚀裕量减少量占壁厚比(平均4%～5%)计算，则全国年节约钢材价值近七千万元，是相当可观的。

5 结论

5.1由于《压力容器安全技术监察规程》规定了应给出压力容器的设计使用年限[6]，且《简单容规》也规定了简单压力容器应给出推荐使用寿命，所以把腐蚀裕量定为“腐蚀率(mm/a)×推荐(设计)使用年限”得出的乘积更为合理，且可不必规定下限值，由设计单位负责把关。

5.2根据调研结果，一般正常工作情况下，腐蚀速率取0.05mm/a是相对合理的。

5.3小型储气罐，若相关标准修订时能对腐蚀裕量的规定进行调整， 则对全国整个行业来说，节能效果是非常明显的。

[1] TSG R0003-2007，简单压力容器安全技术监察规程[S].北京：中国计量出版社，2007.

[2] GB 150-2011，压力容器[S]. 北京：中国标准出版社，2001.

[3] JB/T 6539-92，微型空气压缩机用钢制压力容器[S].北京：中国标准出版社，1992.

[4] ASME Ⅷ-2010，Boiler and Pressure Vessel Code - 2010 Edition Ⅷ-Rules for Construction of Pressure Vessels Division 3-High Pressure Vessels [S].United States:ASTM,2010.

[5] EN 286-2005，储存空气或者氮气简单非受火压力容器[S]. 北京：国家质检总局特种设备安全监察局，2005.

[6] TSG R0004-2009，固定式压力容器安全技术监察规程[S].北京：新华出版社，2009.