酸性環(huán)境中壓力容器用鋼及腐蝕防護新發(fā)展

王旸 宋陽

摘要：壓力容器工作環(huán)境惡劣復(fù)雜，通常在高溫高壓高腐蝕下工作，尤其在酸性環(huán)境中腐蝕性更強。本文首先分析了壓力容器使用過程中酸性環(huán)境的定義，以及酸性環(huán)境對壓力容器使用安全帶來的影響。其次，重點探討壓力容器在酸性環(huán)境中使用安全性提升以及腐蝕防護的有效技術(shù)，重點從腐蝕防護與專用鋼材選擇兩方面進行，提升壓力容器在酸性環(huán)境中的使用穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：酸環(huán)境;壓力容器;腐蝕防護

一、壓力容器使用中對酸性環(huán)境的定義

關(guān)于壓力容器使用過程中對酸環(huán)境的定義，通常是指當(dāng)在水與硫化氫混合的天然氣氣體中，硫化氫的分壓≥0.005MPa，此時便定義環(huán)境為酸環(huán)境。酸環(huán)境會導(dǎo)致壓力容器，在使用過程中鋼材質(zhì)受到腐蝕，被腐蝕的部分會出現(xiàn)保護程度不均勻的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致壓力容器局部開裂的嚴重安全隱患。酸環(huán)境會根據(jù)硫化物應(yīng)力開裂最終造成的腐蝕影響來定義，并且在不同形態(tài)下，素表現(xiàn)出的腐蝕影響，也有極大差異性，需要根據(jù)硫化物在不同環(huán)境中，變現(xiàn)出的腐蝕影響強度作出劃分，例如在常溫狀態(tài)下并不會出現(xiàn)酸腐蝕，但在使用過程中，一旦發(fā)生電離，或者其他原因，將會造成嚴重的酸腐蝕影響問題，這種受溫度變化影響發(fā)生腐蝕的情況，也是十分常見的。

二、酸環(huán)境對壓力容器安全使用的影響

酸環(huán)境對壓力容器使用安全存在極大的隱患，其中最常存在的腐蝕類型為硫化物應(yīng)力開裂。金屬壓力容器自身已經(jīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，在與酸環(huán)境中腐蝕情況下所產(chǎn)生的聯(lián)合作用力形成一體后，會導(dǎo)致金屬壓力，容器壁突然發(fā)現(xiàn)斷裂。這種現(xiàn)象影響十分嚴重，也是所有壓力容器酸，腐蝕影響中最為嚴重的類型。酸環(huán)境對壓力容器，鋼材質(zhì)的腐蝕影響可能是持續(xù)存在的，雖然在使用初期并沒有出現(xiàn)壓力容器炸裂的問題，但隨著酸環(huán)境腐蝕不斷滲透，這種問題也會逐漸凸顯。壓力容器一旦出現(xiàn)破損或者爆炸，將會造成嚴重的經(jīng)濟損失以及人身安全隱患，酸環(huán)境下壓力容器使用將長期暴露在隱患中，相當(dāng)于一顆不定時炸彈，隨時都有引爆額危險。

三、壓力容器用鋼及防腐蝕技術(shù)新路徑

（一）專用鋼技術(shù)

為解決壓力容器在酸腐蝕環(huán)境中的使用安全隱患問題，目前技術(shù)已經(jīng)能夠生產(chǎn)壓力容器中的專用鋼。能夠應(yīng)對壓力容器，鋼材質(zhì)使用過程中所面臨的不同隱患，選擇專用鋼來對其進行生產(chǎn)控制，專用鋼自身穩(wěn)定性極強，不容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，屬于一種低活性的合金材料。化學(xué)腐蝕造成鋼材損壞，在進行專用鋼選擇時，會考慮所處使用環(huán)境特征，以及使用過程中，可能會涉及到的隱患問題。專用鋼造價成本比較高，但相比于傳統(tǒng)的碳素鋼，在焊接過程中，不會產(chǎn)生薄弱的情況，能夠始終保持生產(chǎn)使用過程中的穩(wěn)定性。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計顯示，碳素鋼在使用過程中，產(chǎn)生酸腐蝕造成的損壞，大部分發(fā)生在焊接的區(qū)域中，這一部分在受力均衡程度上相對比較低。生產(chǎn)加工中使用，容易出現(xiàn)損壞。而應(yīng)用脫氧鋼在焊接加工，以及其他方面，都可以達到最佳的使用效果，并且不容易出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患。專用鋼技術(shù)目前正在不斷的發(fā)展進步，技術(shù)應(yīng)用也不斷投入到檢驗中，從專用鋼技術(shù)層面，降低壓力容器使用中受到的安全隱患影響，最終效果也十分的理想。

（二）容器修復(fù)技術(shù)

金屬壓力容器使用在酸腐蝕環(huán)境中可能已經(jīng)出現(xiàn)表面損壞，但并不影響使用，此時如果不及時采取修復(fù)措施，損傷的區(qū)域?qū)^續(xù)發(fā)展嚴重，最終導(dǎo)致壓力容器整體損壞。對于表面存在的損傷，并且暫時不會影響到使用安全，此時可以通過修復(fù)技術(shù)來恢復(fù)安全性。但在修復(fù)技術(shù)應(yīng)用中，需要根據(jù)表面的損傷情況來進行確定，通常情況下，如果表面的損傷鼓泡，直徑小于50mm，可以通過鉆孔來消除內(nèi)部存在的應(yīng)力，打破應(yīng)力平衡，或者直接將這部分損壞鋼材直接切割掉，使用新的鋼材進行焊接修復(fù)。在進行損傷修復(fù)前，還需要對壓力容器的結(jié)構(gòu)強度，以及使用過程中的壓力情況，進行精準分析，以免在使用過程中出現(xiàn)修復(fù)區(qū)域炸裂破損的問題。修復(fù)技術(shù)應(yīng)用會涉及到后期的焊接處理，因此同樣要考慮在焊接結(jié)束后的熱處理階段，是否能夠達到最佳效果，保障修復(fù)的各個環(huán)節(jié)中，均能夠達到壓力容器使用安全性提升的效果，以免在使用中出現(xiàn)嚴重的安全隱患問題，影響到修復(fù)的最終效果。

（三）酸腐蝕防護技術(shù)

酸腐蝕防護，需要使用新型材料來降低腐蝕影響，尤其是針對使用期間存在的問題，根據(jù)壓力環(huán)境分析，可以適應(yīng)聚合材料，這樣在生產(chǎn)加工中，不容易發(fā)生酸腐蝕，也能夠確保在生產(chǎn)加工中，酸腐蝕帶來的影響被降低。集合材料屬于一種新型的非金屬材料，環(huán)氯樹枝，最為一種新型的防腐蝕材料，能夠使用在不同附體表面中，并且自身的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，并不以發(fā)生反應(yīng)。可以將其使用在金屬壓力容器與酸環(huán)境接觸的部分，從而避免壓力容器壁直接與酸環(huán)境相結(jié)合，造成腐蝕影響。使用在不同環(huán)境下，對于各類影響的綜合控制，材料創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新是最直觀有效的方法，材料創(chuàng)新以及技術(shù)創(chuàng)新，都會重點突出與金屬材料之間的融合性，能夠通過這種方法，幫助增強金屬材料自身的抗壓能力，以及在使用過程中，是否能夠存在壓力影響。酸腐蝕防護技術(shù)并不是單一應(yīng)用的，還需要與專用鋼技術(shù)結(jié)合使用，突出體現(xiàn)對壓力容器在酸環(huán)境下的安全防護效果。

結(jié)語

在酸性環(huán)境中使用的壓力容器，環(huán)境的腐蝕性是一個突出的必須認真考慮的問題。它影響到壓力容 器的腐蝕裕量選取和選材以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)和熱處理要求。為此， 各國對其進行了大量的研究和現(xiàn)場實踐。通過簡 述國內(nèi)外在酸性環(huán)境中壓力容器用鋼及腐蝕防護現(xiàn)狀，其中包括酸性環(huán)境的新定義， 酸性環(huán)境中的腐蝕類型以及 我國發(fā)現(xiàn)的氫致開裂典型失效分析實例， 酸性環(huán)境用鋼的實驗室評價， 我國酸性環(huán)境壓力容器防止硫化物應(yīng)力開裂（SSC）的經(jīng)驗和國外酸性環(huán)境中壓力容器用鋼的新發(fā)展來認識世界先進水平， 發(fā)展國內(nèi)酸性環(huán)境壓力容器用鋼 及腐蝕防護。

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作者簡介：

王旸，宋陽，沈陽東方鈦業(yè)股份有限公司。