化工壓力容器腐蝕影響因素及防腐探討

徐曉東 田莉

1.久泰能源內蒙古有限公司 內蒙古鄂爾多斯 010300

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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的腐蝕而產生的一種破裂形式，壓力容器腐蝕的九種形態(tài)：壓力容器的均勻腐蝕、應力腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開裂（氫腐蝕、白點、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致破裂；②金屬的應力腐蝕或腐蝕疲勞會造成壓力容器上出現致命性的的裂紋，造成容器開裂泄漏，嚴重時會導致突然脆性破裂并引起爆炸；③腐蝕有時會導致材料性能發(fā)生退化，使其不能滿足設計要求[1]。

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(fā)生變形，在內部產生相應的力，會加快設備的腐蝕速度[2]。

2.2 環(huán)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(huán)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

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(fā)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(qū)可以覆蓋在金屬表面阻隔金屬與介質之間發(fā)生化學反應，以此達到減緩腐蝕的目的[3]。

3.2 改善焊接質量

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(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(xù)不停地供電[4]。

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(jié)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(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，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。

4 結語

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(huán)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。因此，掌握腐蝕的規(guī)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。