化工壓力容器腐蝕影響因素及防腐探討

徐曉東 田莉

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1 壓力容器腐蝕與危害

1.1 壓力容器的腐蝕的分類

壓力容器的腐蝕破裂是指容器殼體由于受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕而產(chǎn)生的一種破裂形式，壓力容器腐蝕的九種形態(tài)：壓力容器的均勻腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開裂（氫腐蝕、白點(diǎn)、氫脆）、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞、摩耗腐蝕（微動腐蝕、沖擊腐蝕、空泡腐蝕）。

1.2 壓力容器腐蝕的危害

①金屬的均勻腐蝕和局部腐蝕會使壓力容器整體或局部的壁厚減薄，造成承載壓力下降導(dǎo)致破裂；②金屬的應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞會造成壓力容器上出現(xiàn)致命性的的裂紋，造成容器開裂泄漏，嚴(yán)重時會導(dǎo)致突然脆性破裂并引起爆炸；③腐蝕有時會導(dǎo)致材料性能發(fā)生退化，使其不能滿足設(shè)計要求[1]。

2 化工壓力容器腐蝕的影響因素

2.1 設(shè)備自身特性

化工壓力容器大多數(shù)是由金屬制成的，金屬本身就具有腐蝕性，但是所謂的腐蝕性又和金屬內(nèi)部的合金數(shù)量息息相關(guān)。因此，如果壓力容器中滯留太多合金屬量就會形成雜質(zhì)，這會大大加快腐蝕速度。此外，如果壓力容器的表面不夠光滑甚至是凹凸不平，就會給細(xì)菌可趁之機(jī)，也就更容易造成金屬腐蝕。更有甚者，由于長期受煅燒擠壓等外部因素影響，壓力容器在使用過程中容易發(fā)生變形，在內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的力，會加快設(shè)備的腐蝕速度[2]。

2.2 環(huán)境因素

壓力容器是化工生產(chǎn)中使用最頻繁的設(shè)備之一，長期處在一個高溫高壓的環(huán)境里。在使用過程中，容器內(nèi)部會滯留很多相關(guān)介質(zhì)，如酸、堿、鹽等，由于工作過程長時間與容器密切接觸，導(dǎo)致容器形成腐蝕。當(dāng)介質(zhì)溫度上升或壓力增強(qiáng)，會進(jìn)一步加劇壓力容器的腐蝕。

2.3 人為因素

絕大多數(shù)的技術(shù)人員在日常使用壓力容器中都忽略了對其的防腐工作，有的還因?yàn)椴僮鞑豢茖W(xué)而導(dǎo)致壓力容器快速腐蝕。

3 化工壓力容器防腐策略

3.1 增加緩蝕劑

緩蝕劑是特殊的化學(xué)物質(zhì)，只要在金屬表面加入少許的緩蝕劑，就能有效減緩容器腐蝕的速度，可以很好保持材料的力學(xué)性能。在存放一些材料的金屬里，只需適當(dāng)加入一點(diǎn)緩蝕劑，有時候甚至可以起到讓材料腐蝕速度降低為0 的效果。所以，增加緩蝕劑在防金屬腐蝕方面是一種很好的技術(shù)手段，也是化工生產(chǎn)過程中較為明智的一種選擇。緩蝕劑的原理主要是用來干擾金屬在介質(zhì)中產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)，覆蓋在金屬表面控制其產(chǎn)生正負(fù)極反應(yīng)，從而減緩金屬的腐蝕反應(yīng)。此外，還可以利用氧化膜、吸附膜和沉淀膜來控制壓力容器的物理腐蝕，氧化膜原理是因其本身含有的氧化劑在與金屬發(fā)生作用時，會形成一層保護(hù)膜覆蓋在金屬表面促進(jìn)電子氧化的產(chǎn)生，以降低腐蝕的速度和風(fēng)險。吸附膜的原理主要是在金屬表面上，對其腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生良好的吸附能力，從而改變金屬表面的化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到減緩腐蝕的目的。沉淀膜原理利用的是分子間相互作用以形成緩蝕劑分子，并附在金屬的表面生成金屬離子，在陰極區(qū)可以覆蓋在金屬表面阻隔金屬與介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以此達(dá)到減緩腐蝕的目的[3]。

3.2 改善焊接質(zhì)量

發(fā)生腐蝕的一個重要原因就是金屬材料在焊接過程中有的部位會有殘余應(yīng)力。不過可以采用先進(jìn)的技術(shù)手段提高焊接技術(shù)消除殘余應(yīng)力，改善金屬焊接某些部位的結(jié)構(gòu)，從而提升其耐腐蝕性。當(dāng)前社會采用最廣泛的技術(shù)就是利用不銹鋼材料焊接，其中普遍使用的方法就是電弧焊與氬弧焊。壓力容器在選擇焊接材料時要注意保證產(chǎn)品的質(zhì)量問題，要通過正規(guī)的渠道檢測材料的合格性，同時要充分考慮金屬材料的硬度強(qiáng)度、焊接厚度等因素，并做好相關(guān)預(yù)防工作。為了避免容器出現(xiàn)瑕疵，在焊接完成后要馬上采取相應(yīng)的熱處理措施并進(jìn)行腐蝕程度檢測，最后還要利用超聲波和切線法確認(rèn)檢測結(jié)果。

3.3 采用電化學(xué)防護(hù)

電化學(xué)防護(hù)的主要原理是通過把尚未腐蝕的金屬材料改成原電池中的陰極，利用陰極可以有效阻斷金屬內(nèi)部陽極的反應(yīng)，以減緩金屬的腐蝕速度。方法有兩個，一個是放棄陽極防護(hù)法，另一個是增加電流陰極防護(hù)法：前者是利用金屬材料鋁、鋅等可還原的特性，可以將其放置在容器里當(dāng)做陽極，目的為易腐蝕電路的陰極；而后者是在額外增加電流的形式，使電子被迫由介質(zhì)通過金屬容器，來有效保護(hù)容器中的陰極，其操作重點(diǎn)是電流必須足夠大、氣壓夠低，并且中間必須連續(xù)不停地供電[4]。

放棄陽極防護(hù)法通常是介質(zhì)腐蝕性較小，比如中性鹽溶液，而增加電流陰極防護(hù)法原理主要是通過增加電源保護(hù)來提高有效功率，因此比前者適用范圍更廣。另外，增加電流陰極防護(hù)法在合理配置電器相關(guān)基礎(chǔ)上，可以隨時隨地調(diào)整電流的大小，但其投入的資金遠(yuǎn)高于放棄陽極防護(hù)法，所以應(yīng)綜合全面的因素考慮，合理選用防護(hù)方法。

3.4 應(yīng)用防護(hù)襯里

在化工生產(chǎn)中會有一些腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，很多金屬材料容易腐蝕，但是不易腐蝕的介質(zhì)價格高昂，所以為了既防腐又節(jié)省成本，可以在容器里加入防護(hù)襯里。在防護(hù)襯里的選擇上要慎重，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)文件規(guī)定，合理考慮綜合因素使用。目前鈦、不銹鋼、聚四氟乙烯是使用較多的襯里材料，它們都有耐高溫耐高壓的性質(zhì)，但是由于價格高昂且在實(shí)際生產(chǎn)過程中操作難度較大。而非金屬襯里價格較低且耐高溫高壓能力較弱，在實(shí)際生產(chǎn)中使用率較低。

4 結(jié)語

壓力容器廣泛運(yùn)用于化工生產(chǎn)中，是一種非常重要的基礎(chǔ)設(shè)備，但是在使用過程中易出現(xiàn)各種腐蝕情況，受環(huán)境及其相關(guān)條件（如溫度、壓力等）的影響，不僅極大地降低了自身的安全性能，還縮短了可使用的時長壽命。因此，掌握腐蝕的規(guī)律及其特點(diǎn)，有利于找到壓力容器腐蝕的真相，這樣對出現(xiàn)的缺陷可以更快采用相關(guān)防腐手段解決，從而提高壓力容器使用壽命和安全性能。