化工壓力容器腐蝕影響因素及防腐探討

申 川

（中國石油大慶煉化分公司物資采購部，黑龍江大慶 163411）

0 引言

壓力容器廣泛運用于化工生產中，是一種非常重要的基礎設備，但是在使用過程中易出現各種腐蝕情況，受環境及其相關條件（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。據統計，由于設備腐蝕造成的安全事故占66.7%，甚至會引發爆炸事故導致人員傷亡。壓力容器的腐蝕是在環境影響下材料發生變質引起的，大多數的壓力容器是金屬材料，所以金屬腐蝕占較大比例。金屬腐蝕有化學腐蝕和電化學腐蝕的區別，按受損形態分為整體腐蝕和局部腐蝕，其中局部腐蝕又可分為多種類型，例如晶間腐蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、點腐蝕等。因此，掌握金屬腐蝕的規律及其特點，有利于找到壓力容器腐蝕的真相，這樣對出現的缺陷可以更快采用相關防腐手段解決，從而提高壓力容器使用壽命和安全性能。

1 化工壓力容器常見的腐蝕類型

1.1 物理腐蝕

物理腐蝕指的是容器材料本身帶有金屬性質，在物理作用下溶解形成損壞。這種損壞和化學或者電化學毫不相干，只是生活中常見的物理反應。例如，容器材料是由鋼制作的，用它盛放熔融金屬的這個容器就會被熔融的金屬慢慢溶解，長此以往就會形成物理腐蝕。

1.2 化學腐蝕

化學腐蝕是指容器表層覆蓋的金屬材料和化學物質接觸，產生相關化學反應而導致的容器損壞。化學腐蝕的產生，通常是由于氣體比較干燥或者產生了非電解質溶液，直接造成金屬原子與氧化劑產生氧化反應，電子交換期間不會形成電流但會形成腐蝕。

1.3 電化學腐蝕

電化學腐蝕是化工壓力容器產生腐蝕的最主要因素之一，其腐蝕性遠大于物理腐蝕和化學腐蝕，這主要歸咎于化工生產過程中容易產生電解質溶液，基于電化學原理易形成電流回流，為電化學腐蝕提供電解質環境。根據在電化學腐蝕過程中，處于陽極的金屬失去電子會變成以離子的形態與電解質溶液產生反應，金屬中余下的電子會與處于陰極的金屬產生氧化反應。電化學腐蝕不僅是簡單的電化學反應，也能和機械、生物發生作用，是一個極為復雜的反應過程。

2 化工壓力容器腐蝕的影響因素

2.1 設備自身特性

化工壓力容器大多數是由金屬制成的，金屬本身就具有腐蝕性，但是所謂的腐蝕性又和金屬內部的合金數量息息相關。因此，如果壓力容器中滯留太多合金屬量就會形成雜質，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，就會給細菌可趁之機，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生變形，在內部產生相應的力，會加快設備的腐蝕速度。

2.2 環境因素

壓力容器是化工生產中使用最頻繁的設備之一，長期處在一個高溫高壓的環境里。在使用過程中，容器內部會滯留很多相關介質，如酸、堿、鹽等，由于工作過程長時間與容器密切接觸，導致容器形成腐蝕。當介質溫度上升或壓力增強，會進一步加劇壓力容器的腐蝕。

2.3 人為因素

絕大多數的技術人員在日常使用壓力容器中都忽略了對其的防腐工作，有的還因為操作不科學而導致壓力容器快速腐蝕。

3 化工壓力容器防腐策略

為了解決壓力容器腐蝕問題、有效降低其腐蝕率，需要從源頭即從化工生產所處的環境考慮，利用先進的科學手段進行壓力容器的防腐工作，同時也不能放松對日常設備的維護，為化工生產工作提供一個安全穩定的生產環境。下面將針對化工腐蝕的防腐策略及方法進行探討。

3.1 增加緩蝕劑

緩蝕劑是特殊的化學物質，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性能。在存放一些材料的金屬里，只需適當加入一點緩蝕劑，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手段，也是化工生產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中產生腐蝕反應，覆蓋在金屬表面控制其產生正負極反應，從而減緩金屬的腐蝕反應。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生作用時，會形成一層保護膜覆蓋在金屬表面促進電子氧化的產生，以降低腐蝕的速度和風險。吸附膜的原理主要是在金屬表面上，對其腐蝕介質產生良好的吸附能力，從而改變金屬表面的化學性質，進而達到減緩腐蝕的目的。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，在陰極區可以覆蓋在金屬表面阻隔金屬與介質之間發生化學反應，以此達到減緩腐蝕的目的。

3.2 改善焊接質量

發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力。不過可以采用先進的技術手段提高焊接技術消除殘余應力，改善金屬焊接某些部位的結構，從而提升其耐腐蝕性。當前社會采用最廣泛的技術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品的質量問題，要通過正規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度、焊接厚度等因素，并做好相關預防工作。為了避免容器出現瑕疵，在焊接完成后要馬上采取相應的熱處理措施并進行腐蝕程度檢測，最后還要利用超聲波和切線法確認檢測結果。

3.3 采用電化學防護

電化學防護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部陽極的反應，以減緩金屬的腐蝕速度。方法有兩個，一個是放棄陽極防護法，另一個是增加電流陰極防護法：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，使電子被迫由介質通過金屬容器，來有效保護容器中的陰極，其操作重點是電流必須足夠大、氣壓夠低，并且中間必須連續不停地供電。

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

3.4 應用防護襯里

在化工生產中會有一些腐蝕性較強的介質，很多金屬材料容易腐蝕，但是不易腐蝕的介質價格高昂，所以為了既防腐又節省成本，可以在容器里加入防護襯里。在防護襯里的選擇上要慎重，應該嚴格按照相關文件規定，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，但是由于價格高昂且在實際生產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，在實際生產中使用率較低。

3.5 加強管理維護

化工企業在使用壓力容器時，必須嚴格按照各項使用說明，認真做好容器檢查，按規定時間檢測，隨時追蹤腐蝕信息，盡早發現容器腐蝕情況降低損失，保證設備安全使用。化工工作人員也要加強對容器設備的分析，及時掌握腐蝕原因和解決措施，避免容器反復出現腐蝕情況，最大限度延長其使用壽命。

4 結語

壓力容器的腐蝕問題給化工生產過程帶來嚴重的安全隱患，所以在使用化工容器時要按照標準規范，并請專人定期對其進行有效護理，以便提高其使用壽命。同時，還要利用有效的科學手段，提高化工設備整體防腐水平，打造一個安全良好的化工生產環境。