壓力容器的腐蝕與保護探討

王德林

吉林市特種設備檢驗中心 吉林吉林 132013

在承壓設備中由于盛裝介質品種的繁雜多樣，在不同的條件下，金屬材料的腐蝕現象也是比較復雜的。同種材質在不同介質環境中，或者不同材質在同一種介質環境中，都會表現出不同的腐蝕規律。隨著壓力容器設備的大型化、高溫高壓化，以及高強度鋼的大量使用，壓力容器設備因失效而造成的破壞事故不斷增多，其中腐蝕是引起破壞事故的主要原因之一。腐蝕是降低設備使用壽命的一種現象，同時也是造成重大經濟損失和威脅人們安全生產的不利因素。腐蝕所引起的破壞會在沒有明顯預兆的情況下突然斷裂，故它是一種災難性的、危害性很大的腐蝕。因此，為了確保壓力容器設備能安全運行，對壓力容器的腐蝕進行分析研究[1]。

1 關于壓力容器腐蝕的原因及分析

1.1 材料選擇問題

材料作為影響壓力容器設計制造質量的關鍵因素，材料選擇是否合理，將直接影響壓力容器設計制造質量。在實際中，時常會由于材料選擇不合理，導致壓力容器強度、結構性能等不滿足工業生產應用要求，影響其應用期限。例如，在選擇材料過程中，材料強度和質地不理想，不滿足壓力容器設計要求，在應用過程中，將會引發各種安全問題。此外，在材料厚度不一的情況下，將會給壓力容器強度帶來影響，同時結構性能發生改變。此外，假設在選擇壓力容器材料過程中，沒有站在經濟角度出發，將會使得設計制造成本相對偏高，如果出現問題，則會使得壓力容器不能順利設計和生產。

1.2 現場腐蝕環境分析

壓力容器服役環境苛刻，介質成分復雜，容器腐蝕情況較為嚴重。以天然氣場站使用的立式分離器為例，其工作介質除含有天然氣外，還含有大量的硫化氫、二氧化碳、氯離子以及水等物質。這些介質共同作用，容易對設備本體造成以電化學腐蝕、化學腐蝕等為主要機理的腐蝕破壞，結果表現為設備內表面均勻腐蝕以及局部腐蝕，且以局部腐蝕最為突出，危害性也最大[2]。

1.3 足夠大的拉伸應力

在壓力容器中不是只要存在拉伸應力就會產生斷裂，而是只有當拉伸應力超過應力斷裂的臨界應力時才會發生應力腐蝕斷裂。壓力容器中的拉伸應力主要有以下三大來源：（1）外加的應力；（2）殘余的焊接應力；（3）腐蝕過程中產生的應力。外加的應力就是通過外部的操作條件發生變化及環境溫度的變化，從而導致產生的應力。對于壓力容器來講，殘余應力一般來自設備焊接時所產生的焊接應力。隨著操作介質與金屬表層之間發生化學反應，使表層產生較大體積的堆積物，隨著堆積物體積的變化從而形成較大的應力。

2 壓力容器使用中的防腐管理與保護

2.1 做好壓力容器的使用管理

如對于在壓力容器使用時，該廠加強了日常的管理。首先，在設備使用過程中應保證物料的平穩過渡，以減少由于物料對容器壁造成的沖刷而使得容器發生腐蝕。尤其在物料過快出料的過程中則會對容器壁的韌性造成影響，即形成了應力腐蝕。因此，在物料儲備過程中應控制流速及物料的溫度。再如，升溫過快則容易使得容器壁受熱不均勻而出現開裂。同時，對于一些容器應防止水分的存在而造成的電化學腐蝕情況出現，即實際使用中應及時清除淤積在容器底部的油污及各種雜質，保持容器干燥。

2.2 規范熱處理設計

要想確保熱處理的合理性和安全性，在壓力容器設計時，需要結合實際情況，做好熱處理設計工作。一方面，在進行壓力容器熱處理過程中，需要按照標準流程進行，并對設計圖紙內容有全面了解，按照圖紙標注內容操作，保證熱處理的規范性和標準性，獲取理想的熱處理效果。另一方面，應該站在整體角度，對壓力容器熱處理內容綜合思考，尤其是精準核算換熱管固有頻率，按照Macduff-Feglar 法計算標準，計算換熱管固有頻率。通常情況下，Macdaff．Felgar 在換熱管固有頻率核算中應用比較廣泛，其可以有效保證換熱管固有頻率核算結果的真實性和精準性。除此之外，還要結合實際情況，做好包含封頭、殼體等各個環節熱處理工作，加強對各個部件熱處理工藝控制，從而獲取理想的設計成果[3]。

2.3 焊接質量控制

壓力容器是一種非常典型的焊接結構，其焊接質量的控制不僅與焊接技術部門相關，同時也是焊接質量檢驗部門的職責。壓力容器的整個制造過程非常復雜，而且也設計了很多影響因素，因此，在實際進行壓力容器制作的過程中，首先要對容器結構進行合理設計，對壓力容器結構外形、使用條件、焊接厚度、加工難以程度等進行綜合考慮。其次，要嚴格控制壓力容器的制作材料，通常情況下壓力容器的制作材料可以分為金屬以及非金屬材料，而且鋼材的使用比較廣泛。在實際進行壓力容器制作的過程中，在充分保障壓力容器基本性能要求的前提下，盡量選擇焊接性能較好的制作材料。還有，充分保證壓力容器材質的良好焊接性能是有效提升壓力容器整體性能以及焊接質量的有效途徑。例如碳質量分數小于0．25%的低碳鋼和碳當量小于0．4%的低合金鋼，都具有良好的塑形以及韌性，而且焊接性能都比較好，在實際進行壓力容器焊接的過程中要盡量考慮使用上述兩種材料。針對不同的金屬進行焊接的時候，要盡量使用與基體材料相同的焊接材料，這樣才能有效提升容器的焊接強度，有效提升壓力容器的焊接質量。

3 結語

綜上所述，對于壓力容器的防腐管理問題屬于企業管理的重點，同時也是企業生產的主要隱患點。在該種情況下，企業應采取有效措施加以應對。而本文對壓力容器腐蝕的主要原因及防腐措施進行了分析，并在此基礎上對壓力容器使用中的防腐管理問題進行了分析，提出維護保養與設備檢測對防止壓力容器腐蝕的價值。