淺析壓力容器的腐蝕與防腐措施

劉鐵生

唐山三友氯堿有限責任公司

淺析壓力容器的腐蝕與防腐措施

劉鐵生

唐山三友氯堿有限責任公司

壓力容器是承裝液體或氣體并承受一定壓力的密閉容器，或內(nèi)部存可產(chǎn)生壓力的流體，或受外壓的容器等。腐蝕、破裂、磨損、沖蝕、物理損壞等均為壓力容器常見失效模式之一。壓力容器及其附件等常因材料的腐蝕、劣化、變形、裂痕等，產(chǎn)生災害事故，大多數(shù)是由腐蝕引起的。腐蝕為生產(chǎn)界目前面臨的嚴重迫切需解決的課題，因腐蝕會造成材料浪費、成本增加、經(jīng)濟損失、企業(yè)風險升高等等，均屬不利正常生產(chǎn)的負面因素。一個結(jié)構(gòu)完好的壓力容器，常因使用期間忽視腐蝕問題而導致使用年限降低或破壞失效，造成危險。

壓力容器；腐蝕因素；影響；預防措施

在壓力容器的實際應用過程中，如果沒有及時對其出現(xiàn)的腐蝕問題進行處理，不僅會導致壓力容器無法正常使用，還增加了生產(chǎn)過程中安全隱患。因此，需要加強對防腐蝕處理的重視。

1 壓力容器的常見腐蝕現(xiàn)象

1.1 物理腐蝕

物理腐蝕是指壓力容器由于單純的物理溶解作用而引起的破壞，一般是由于壓力容器的液態(tài)金屬發(fā)生了物理腐蝕，但是這種腐蝕并沒有發(fā)生化學反應沒有產(chǎn)生新的物質(zhì)也沒有發(fā)生電化學反應，僅僅是因為物理溶解而導致的壓力容器被破壞，例如盛放液態(tài)鋅的鋼性壓力容器，因為鐵被液態(tài)的鋅所溶解而導致壓力容器被損壞。

1.2 應力腐蝕

應力腐蝕是指化工容器金屬材料在某些介質(zhì)之中，因為各種拉力的作用而造成的一種延遲性裂紋，表面的氧化膜被腐蝕而受到破壞，然而破壞的表面又與沒有破壞的表面分別形成陰陽兩極，陽極處的金屬變成離子從而被氧化溶解，流向陰極，進一步腐蝕已經(jīng)被破壞的表面，但是發(fā)生應力腐蝕是需要如下條件的：首先是需要有一定的金屬成分；其次還需要一定的介質(zhì)環(huán)境；最后就是需要應力作用。必須在這種特定的條件下才能發(fā)生應力腐蝕，往往一旦發(fā)生應力腐蝕，所產(chǎn)生的影響就很大，因為應力腐蝕的速度較快，破壞十分嚴重，而且往往沒有任何宏觀變形，即在毫無預兆的情況下就發(fā)生了突然的變化，由于壓力容器的設(shè)計不合理，結(jié)構(gòu)材料選擇不當，焊接過程中殘留應力等原因就會為應力的產(chǎn)生提供有利的環(huán)境。

1.3 環(huán)境因素對壓力容器腐蝕的影響

壓力容器變得易被腐蝕的外部環(huán)境主要是指在化工生產(chǎn)中經(jīng)常使用的化學物質(zhì)。但是通常情況下，金屬物質(zhì)對這些具有引起腐蝕的化學元素都有一定的使用范圍，所以在使用壓力容器過程中，要做到對這些因素的種類、所含化學成分、酸堿度以及含氧量等都要做一個詳細的檢查和分析，將這些物質(zhì)的內(nèi)在因素控制在金屬物質(zhì)能夠承受的范圍內(nèi)，做到比例的合理調(diào)配，保證金屬表面不因這些物質(zhì)而產(chǎn)生氧化被腐蝕的現(xiàn)象。目前最容易造成腐蝕的元素就是酸性溶液的濃度量，因為酸性溶液對金屬表層的腐蝕速度要比其他溶液要快，而且腐蝕程度要深，特別是強酸溶液。外部的溫度也會使造成金屬被腐蝕的原因之一。因為壓力容器出在熱水或者高溫狀態(tài)下，溶解氧對加快金屬內(nèi)在的應力的腐蝕速度。

2 針對壓力容器腐蝕現(xiàn)象的對策

2.1 壓力容器主材料的選擇

壓力容器的先關(guān)主材料的選擇必須完全符合相關(guān)的規(guī)定要求，也就是說，只有通過資質(zhì)認證的一些相關(guān)單位才有資格和能力進行壓力容器的設(shè)計和制造，這樣做的目的無非就是為了保證容器質(zhì)量達標。這就要求在進行設(shè)計的時候按照《容規(guī)》等標準規(guī)范進行材料的選定。同時材料選擇時也要考慮材料的內(nèi)應力，盡可能減少內(nèi)應力的集中，確保材料沒有缺陷，因為具有引發(fā)腐蝕作用的介質(zhì)很容易利用這些破損部位造成金屬的快速腐蝕，與此同時還要注意金屬設(shè)備的組織和具體結(jié)構(gòu)。在制造壓力容器的時候，要根據(jù)容器的具體用途功能、承受壓力和溫度的最大限度以及容易受哪些介質(zhì)的影響等情況弄清楚，然后根據(jù)這些問題進行選擇合適的材料制造抗腐蝕性能力強的合金。不過也可以在金屬物質(zhì)中添加一些必要的其他金屬元素以提高合金的耐腐蝕性。

2.2 加強對壓力容器的管理維護

在進行壓力容器的維護管理時，需要考慮多方面因素，對壓力容器的管理進行有針對性的維護，例如在對金屬材料的防護效果上不能僅僅考慮金屬的基本性質(zhì)，還需要考慮維護方式的經(jīng)濟效益，對于高要求的壓力容器，應該采取多種多樣的維護措施來進行綜合保護，避免壓力容器發(fā)生腐蝕引發(fā)泄露從而影響化工生產(chǎn)。所以對于每一種防腐蝕的措施都需要對每種使用情況進行有效的分析，保證壓力容器腐蝕現(xiàn)象處理的針對性，通過根據(jù)具體情況來采用不同的維護措施，這樣更能有效地保證壓力容器的完整性，也能保障化工生產(chǎn)的正常運作。

2.3 腐蝕的監(jiān)測及評估

對腐蝕失效模式發(fā)生的軌跡加以分析，探討其結(jié)構(gòu)或材料破壞的機理并找出破損原因，研究有效改進方法。通過檢測、評估，確認結(jié)構(gòu)體的安全，可避免類似事故再次發(fā)生。其次為確保結(jié)構(gòu)安全性，并延長使用壽命，為日后修補提供依據(jù)，應對壓力容器進行安全性及剩余壽命的評估，而腐蝕監(jiān)測是其中重要的一環(huán)。檢測容器的表面及鄰近設(shè)備的表面有沒有異常變色或腐蝕的痕跡，定期進行腐蝕監(jiān)測，可預知或早期發(fā)現(xiàn)有沒有不可容忍的腐蝕損傷。比如以不同環(huán)境的二氧化硫濃度來探討碳鋼材料腐蝕行為，各種材料在不同腐蝕環(huán)境裂縫成長行為并不一樣，由超聲波檢測可得壓力容器現(xiàn)有壁厚、殘余厚度及應力分布狀況，結(jié)合應力強度因子來評估結(jié)構(gòu)的安全性及剩余壽命。

綜上所述，壓力容器的破壞現(xiàn)象并非單一原因造成，其生成過程及衍生結(jié)果均有差別，在壓力容器的破損分析時，可通過以破損部分的特征、金相、材質(zhì)等鑒定方法為主，結(jié)合冶金、破壞等理論，分析其產(chǎn)生的原因。壓力容器的腐蝕破壞問題關(guān)系到其構(gòu)造的安全性，值得深入探討。近年來腐蝕已逐漸受到社會各界重視，質(zhì)量部門及企業(yè)每年花費龐大經(jīng)費及人力投入防蝕工作，以避免發(fā)生重大損失，但實際成效并非十分理想，成果仍屬有限，今后相關(guān)研究仍有更大的努力空間，期盼提出切實有效的對策。

[1]穆培磊，周華偉，王曉輝.論化工容器的防腐蝕措施研究[J].化學工程與裝備，2013，(3)：87-88.

[2]王嵐，姜德林.壓力容器常見腐蝕破壞的機理及預防措施[J].黑龍江科技信息，2014(05)：51-25.