孫媛媛

摘要： 壓力容器作為化工企業(yè)中一種常見的設(shè)備，在很多的化工領(lǐng)域有著重要的作用，但是由于化工工業(yè)的特殊性，壓力容器會(huì)受到各種腐蝕，甚至影響正常的生產(chǎn)活動(dòng)。本文就壓力容器的腐蝕影響因素進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)對腐蝕的預(yù)防措施進(jìn)行了闡述。

Abstract： As a common device of the chemical companies， the pressure vessel plays an important role in many chemical field， but

because of the special nature of the chemical industry， pressure vessels will be subject to a variety of corrosion， and even affect the normal production activities. This paper analyzes the corrosion factors of the pressure vessel， and focuses on prevention measures of the corrosion.

關(guān)鍵詞： 壓力容器；金屬腐蝕；腐蝕與防護(hù)

Key words： pressure vessels；corrosion of metals；corrosion and protection

中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）03-0080-02

0 引言

壓力容器是化工生產(chǎn)中廣泛使用并很重要的特種設(shè)備，壓力容器將會(huì)產(chǎn)生各種各樣的腐蝕，由于操作條件（介質(zhì)、溫度和壓力）的不同，而在實(shí)際操作過程中，嚴(yán)重地影響著壓力容器的安全運(yùn)行和使用壽命，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，由于腐蝕發(fā)生爆炸事故的占66.7％，甚至?xí)l(fā)爆炸事故造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

壓力容器的腐蝕是壓力容器與環(huán)境的反應(yīng)而引起的材料的破壞或變質(zhì)，因?yàn)榻^大多數(shù)壓力容器都是由金屬材料構(gòu)成，所以其腐蝕主要為金屬腐蝕。金屬腐蝕按機(jī)理分可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，按破壞形態(tài)可分為均勻腐蝕和局部腐蝕，其中局部腐蝕包括均勻腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開裂、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞和磨耗腐蝕等。因此，對金屬腐蝕的規(guī)律性有所了解，有助于分析形成壓力容器腐蝕的原因，以便采取相應(yīng)的防腐措施，提高壓力容器的安全使用性，和對其在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的缺陷性質(zhì)作出正確的判斷。

1 影響壓力容器金屬腐蝕的主要因素

金屬腐蝕過程因素互相影響、互相制約，關(guān)系復(fù)雜，主要包括介質(zhì)、溫度、壓力、流速等外部條件，和壓力容器中金屬及合金成分、雜質(zhì)含量和表面狀態(tài)等內(nèi)在因素。

1.1 金屬材料本身 金屬腐蝕的發(fā)生首先是由金屬本身的化學(xué)性質(zhì)決定的。實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，合金的腐蝕速度與合金含量有密切關(guān)系，因此壓力容器中的夾雜物會(huì)加速金屬的腐蝕。其次，壓力容器的金屬表面光潔度和晶型對其腐蝕也有很大的影響，表面越粗糙，越易腐蝕；表面有氧化膜則耐腐蝕。金屬的晶粒越粗，壓力容器腐蝕越快；反之，則較慢。再者，壓力容器金屬在制造過程中的冷、熱加工（如沖壓、鍛造、焊接等）變形，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)促使腐蝕過程的加速，在有硫化氫等場合還會(huì)引起應(yīng)力腐蝕破裂。

1.2 環(huán)境因素 在化工生產(chǎn)中壓力容器會(huì)接觸到酸、堿、鹽、水、氧等具有一定腐蝕性的介質(zhì)，而不同的金屬材料對腐蝕介質(zhì)有一定的適用范圍。如碳鋼在稀硫酸中會(huì)很快溶解，但在濃硫酸中很穩(wěn)定；不銹鋼在中、低濃度硝酸中很耐蝕，但不耐濃硝酸的腐蝕。因此，在壓力容器的使用過程中介質(zhì)的種類、化學(xué)成分、濃度、pH值、雜質(zhì)、水分和含氧量都必須做到合適的控制，最大程度的對容器進(jìn)行保護(hù)。

另外，溫度、壓力和流動(dòng)速度也是影響壓力容器腐蝕的重要環(huán)境因素。介質(zhì)的溫度越高，壓力越高，腐蝕越快。因?yàn)楦g是一種化學(xué)反應(yīng)，溫度升高加速了溶液的對流，擴(kuò)散速度增大，使?jié)舛葮O化降低，同時(shí)電解液電阻下降，所以使腐蝕電池的反應(yīng)加快。一般來說，每升溫10℃，腐蝕速度就會(huì)增加1-3倍。此外介質(zhì)的流動(dòng)速度越快，腐蝕越快。溶液流速的增加，強(qiáng)化了物質(zhì)的擴(kuò)散和對流，同時(shí)也加速了腐蝕產(chǎn)物的脫落或?qū)ΡＷo(hù)膜的沖刷，從而產(chǎn)生旋渦、湍流、空泡引起嚴(yán)重的沖擊磨損和空泡腐蝕。

2 預(yù)防壓力容器金屬腐蝕的措施

2.1 主體材料的選用 根據(jù)壓力容器不同的用途和所處的介質(zhì)、溫度和壓力情況，在壓力容器的制作過程中，選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素提高其耐蝕性可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼壓力容器可以增強(qiáng)防腐蝕能力。除了介質(zhì)的腐蝕性與選材有直接關(guān)系外，介質(zhì)的易燃程度和毒性程度也直接決定著選材。如Q235-A.F不得用于制造易燃介質(zhì)容器，Q235-A不得用于制造液化石油氣容器，Q235-A或Q235-B不得用于制造毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的壓力容器?？傊瑝毫θ萜髦黧w材料的選用不僅要根據(jù)容器的工作壓力和工作溫度及標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的允許范圍，而且還應(yīng)特別注意介質(zhì)特性對材料性能的影響。

2.2 設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu) 消除可能引起腐蝕介質(zhì)積聚的缺口，并注意設(shè)備金屬的組織，為了防止設(shè)備在運(yùn)行過程中腐蝕，設(shè)計(jì)中盡量減少應(yīng)力集中。應(yīng)避免采用會(huì)引起電偶腐蝕、縫隙腐蝕、沖刷腐蝕，底部出口必須能排凈殘液，以防殘留液的腐蝕，為的是避免容器中出現(xiàn)死角引起積聚沉淀物的腐蝕，避免采取應(yīng)力腐蝕等腐蝕破壞的不合理結(jié)構(gòu)。

2.3 緩蝕劑法 在腐蝕性介質(zhì)中加入少量能使金屬腐蝕速度降低甚至完全抑止的物質(zhì)稱為緩蝕劑，緩蝕劑是一種方法簡便、經(jīng)濟(jì)效果較好的防腐技術(shù)，目前已廣泛用于石油、化工、機(jī)械、鋼鐵、動(dòng)力和運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門，解決了不少嚴(yán)重的腐蝕問題。

緩蝕劑的保護(hù)效果隨著被保護(hù)金屬和腐蝕環(huán)境而異，并且各種緩蝕劑有其一定的適用范圍。只有選擇正確、用量適當(dāng)才能真正起到緩蝕的作用，否則無效。例如，對于鈍化能力很弱的金屬，采用陽極性緩蝕劑，不僅無效，反而會(huì)促進(jìn)腐蝕；一些多種金屬組合的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該選擇對幾種金屬能同時(shí)起保護(hù)作用的緩蝕劑，或者采用能分別抑制有關(guān)金屬的復(fù)合緩蝕劑。必須注意的是，強(qiáng)酸中即使加有緩蝕劑，仍然有較大的腐蝕速度，所以一般只適用于除銹或去垢等短時(shí)間的酸洗場合，而不宜用作長期保護(hù)。

2.4 電化學(xué)保護(hù) 它和其他防腐方法一樣，有其局限性，但在一定條件下使用得當(dāng)，則能獲得良好的保護(hù)效果，且比較經(jīng)濟(jì)。電化學(xué)保護(hù)是根據(jù)金屬電化學(xué)腐蝕原理對金屬設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。按照作用原理不同，可分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)兩類。

陰極保護(hù)又分為外加電流陰極保護(hù)（電保護(hù)）和犧牲陽極保護(hù)（護(hù)屏保護(hù)）兩種，兩者在原理上完全相同，所區(qū)別的只是使被保護(hù)金屬陰極極化而輸入的陰極電流，前者靠外加直流電源，后者靠另一個(gè)電位更負(fù)的金屬的腐蝕溶解。陰極保護(hù)比較適宜于腐蝕性不太強(qiáng)的介質(zhì)，如海水、土壤、中性鹽溶液。在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中，由于電能或護(hù)屏材料的消耗太大，不經(jīng)濟(jì)。電保護(hù)是利用外加電源來進(jìn)行保護(hù)的，顯然可以有很大的功率，因此比護(hù)屏保護(hù)的適用范圍更為寬廣，同時(shí)電保護(hù)還可以根據(jù)保護(hù)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)電流的大小。但是電保護(hù)需要一套直流電源和附屬的電器裝置，基本投資遠(yuǎn)高于護(hù)屏保護(hù)，所以究竟選用哪種保護(hù)方法要視具體情況而定。這種保護(hù)方法廣泛應(yīng)用于船舶、地下管道、海水冷卻設(shè)備、油庫以及鹽類生產(chǎn)設(shè)備的保護(hù)；在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用也逐年增多，如碳鋼制堿液蒸發(fā)鍋，保護(hù)前40-50天后焊縫處產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂，保護(hù)后2年多未發(fā)現(xiàn)破裂；合成氨冷卻器，無保護(hù)時(shí)只能使用一年，保護(hù)后腐蝕基本停止。

陽極保護(hù)是利用金屬在電解質(zhì)溶液中依靠陽極極化建立鈍態(tài)的特性而實(shí)施的保護(hù)方法。它與外加電流陰極保護(hù)一樣，也用外加電流供電，所不同的是被保護(hù)設(shè)備接電源的正極，輔助電極接負(fù)極，是一種保護(hù)效果好而又經(jīng)濟(jì)的防腐方法。陽極保護(hù)的適用范圍較窄，主要用于氧化性介質(zhì)中對鋼鐵進(jìn)行保護(hù)。在強(qiáng)氧化介質(zhì)中使用得當(dāng)時(shí)，常?？梢垣@得很高的保護(hù)效果，并且比較經(jīng)濟(jì)。如有機(jī)酸中和罐、硫酸貯槽、碳化塔冷卻器等。

2.5 襯里 襯里是一種綜合利用不同材料的特性、具有較長使用壽命的防腐方法。根據(jù)不同的介質(zhì)條件，大多是在鋼鐵或混凝土設(shè)備上選襯各種非金屬材料。對于溫度、壓力較高的場合，可以襯耐蝕金屬（如不銹鋼、鈦、鉛、銅、鋁等）。其中應(yīng)用最廣泛的是在碳鋼設(shè)備表面襯陶瓷、石墨磚板、橡膠、玻璃鋼以及搪瓷等。

3 管理維護(hù)

在管理和維護(hù)過程中，化工企業(yè)一定要做好定期檢查、取樣，嚴(yán)格根據(jù)壓力容器檢修的有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)壓力容器的使用法規(guī)，掌握壓力容器在運(yùn)行中腐蝕情況和運(yùn)行缺陷，為確保壓力容器的安全運(yùn)行與維護(hù)，延長設(shè)備的使用壽命，發(fā)現(xiàn)問題就及時(shí)采取補(bǔ)救措施，以防止設(shè)備繼續(xù)遭到腐蝕。

4 結(jié)論

為減緩或抑制腐蝕破壞，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，可以對腐蝕形態(tài)進(jìn)行分析和研究，采取有效的防范措施，但前提要弄清壓力容器腐蝕破壞原因，壓力容器腐蝕對設(shè)備的安全運(yùn)行威脅極大，不容忽視。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃煌輝.防止化工壓力容器腐蝕破壞的措施[J].安全與健康，1996（04）.

[2]唐超.壓力容器的安全可靠性設(shè)計(jì)[J].石油化工設(shè)計(jì)，1997（01）.

[3]王文波.淺談壓力容器的安全管理[J].中國氯堿，1999（07）.

[4]唐志忠，黃興軍.淺析壓力容器的防腐管理[J].無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（03）.