化工壓力容器防腐蝕的方法淺析

張粟森,王 旭（大連中集重化裝備有限公司,遼寧 大連 116600）

化工壓力容器防腐蝕的方法淺析

張粟森,王 旭
（大連中集重化裝備有限公司,遼寧 大連 116600）

摘 要：壓力容器是化工行業(yè)非常重要的容器設(shè)備，其一旦發(fā)生腐蝕，會(huì)嚴(yán)重影響化工企業(yè)的正常運(yùn)營，因此應(yīng)結(jié)合化工壓力容器常見的腐蝕類型，采取有效的防腐蝕方法，提高化工壓力容器的安全性和穩(wěn)定性。本文分析了化工壓力容器常見的腐蝕類型，闡述了化工壓力容器防腐蝕的方法。

關(guān)鍵詞：化工壓力容器；防腐蝕；方法

壓力容器在化工領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕疲勞、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕等，不僅造成化工壓力容器的損壞和失效，而且容易引發(fā)各種安全事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此必須高度重視化工壓力容器的防腐蝕處理，采用科學(xué)合理的方法，延長化工壓力容器的使用壽命。

1 化工壓力容器常見的腐蝕類型

1.1 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕主要是電解質(zhì)溶液和壓力容器金屬表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，造成金屬表面損壞。根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，壓力容器金屬表面發(fā)生的腐蝕主要包括陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)[1]，介質(zhì)離子流和金屬電子流形成回路。壓力容器陽極反應(yīng)是一種常見的氧化反應(yīng)，壓力容器金屬失去電子后，進(jìn)入電解質(zhì)溶液；陰極反應(yīng)是一種還原反應(yīng)，氧化劑吸收溶液和金屬表面的電子?；毫θ萜鞲g多數(shù)是電化學(xué)腐蝕，通常情況下，其不僅僅是一種電化學(xué)作用，經(jīng)常和生物、機(jī)械、物理等相互作用。

1.2 化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕也被稱為干腐蝕，是指非電解質(zhì)和壓力容器金屬表面發(fā)生的一種純化學(xué)反應(yīng)，造成壓力容器破壞，其主要發(fā)生在非電解質(zhì)溶液和干燥氣體中[2]?；瘜W(xué)腐蝕最主要的特點(diǎn)是非電解質(zhì)和金屬表面原子之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物。在氧化劑和金屬原子之間發(fā)生電子交換，這種化學(xué)反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生電流。

1.3 物理腐蝕

物理腐蝕是指由于物理溶解造成的壓力容器金屬損壞，例如，鋼容器被盛放的熔融鋅溶液腐蝕，鐵容器和液態(tài)鋅發(fā)生物理腐蝕。

2 化工壓力容器防腐蝕的方法

2.1 選擇合適的主體材料

根據(jù)化工壓力容器承受的壓力、溫度、介質(zhì)情況以及實(shí)際用途，在加工制作壓力容器時(shí)，應(yīng)選擇合適的主體材料，可在金屬材料中適當(dāng)加入一些合金元素，或者用多種材料加工成耐蝕合金，例如，在鋼材料中添加鎳元素，加工成不銹鋼材料，可有效提高化工壓力容器的防腐蝕性，減緩金屬材料發(fā)生腐蝕?；毫θ萜鞑牧线x擇和介質(zhì)腐蝕性有著密切關(guān)系，在很大程度上，介質(zhì)毒性和易燃程度對(duì)于選材也有著重要影響。例如，Q235-B材料的壓力容器不能盛裝高危介質(zhì)；Q235-A材料的壓力容器不能盛裝易燃、易爆介質(zhì)[3]。

2.2 重視防腐蝕設(shè)計(jì)

根據(jù)化工行業(yè)的相關(guān)規(guī)定，只有具備相應(yīng)資格認(rèn)證的企業(yè)或者單位才能制造或設(shè)計(jì)化工壓力容器。為了有效控制化工壓力容器發(fā)生腐蝕，應(yīng)高度重視容器的防腐蝕設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中合理控制集中應(yīng)力，減少有可能造成腐蝕介質(zhì)大量積聚的縫隙和缺口，優(yōu)化壓力容器的結(jié)構(gòu)組織。在設(shè)計(jì)化工壓力容器過程中，除了嚴(yán)格滿足《化學(xué)壓力容器規(guī)定》和GB150外，還要考慮到主體材料受到不同介質(zhì)的影響。例如，在濕潤的H2S環(huán)境中，盡量采用低合金鋼和碳鋼；在液氨環(huán)境中，盡量采用高強(qiáng)度低合金鋼和低碳鋼?；毫θ萜骰ぴO(shè)計(jì)要選擇合適的設(shè)備襯里和材質(zhì)，壓力容器主體材料可主要采用碳鋼，或者采用鈦材、銅材或不銹鋼，襯里材料做好選擇聚四氟乙烯、瓷磚、玻璃、石墨、橡膠等抗腐蝕材料[4]。

2.3 采用緩蝕劑

對(duì)化工壓力容器采用緩蝕劑，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。通常情況下，緩蝕劑主要由多種有助于減緩和防止壓力容器發(fā)生腐蝕的化學(xué)物質(zhì)組成，結(jié)合化工壓力容器應(yīng)用的實(shí)際情況，在金屬材料中加入少量或者微量的緩蝕劑，可明顯降低化工壓力容器的腐蝕速度，并且不影響金屬材料的機(jī)械和物理性能。

2.4 電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)可采用外加電流法和犧牲陽極保護(hù)法，外加電流法是指將保護(hù)金屬材料作為陰極，附件電極作為陽極，對(duì)化工壓力容器外加直流電，保護(hù)陰極金屬材料，這個(gè)方法可有效防止河水、土壤中的壓力容器發(fā)生腐蝕；犧牲陽極保護(hù)法是指將比電極電勢低的合金或金屬作為陽極，被保護(hù)金屬做陰極[5]，在實(shí)際應(yīng)用中，合金、鋅和鋁等可作為犧牲陽極材料，用于保護(hù)石油管路、工業(yè)金屬構(gòu)件等。

2.5 表面覆蓋保護(hù)層

對(duì)化工壓力容器表面覆蓋一層保護(hù)層，將周圍介質(zhì)和金屬材料有效隔離，例如，在化工壓力容器表面覆蓋搪瓷、涂刷油漆等物質(zhì)，避免水或者空氣直接和鋼鐵制品相接觸，或者在壓力容器表面鍍上Ni、Cr、Sn、Zn等金屬，通過這種表面覆蓋法，在壓力容器表面形成一層氧化物薄膜。

2.6 加強(qiáng)維護(hù)管理

化工壓力容器防腐蝕有很多種方法，不同腐蝕類型，采用不同的防腐蝕措施，每種防腐蝕方法有其特殊的應(yīng)用范圍和條件。為了進(jìn)一步提高化工壓力容器的抗腐蝕性能，應(yīng)做好日常的維護(hù)管理，化工企業(yè)在日常生產(chǎn)運(yùn)營中，應(yīng)嚴(yán)格按照化工壓力容器的相關(guān)法律法規(guī)，結(jié)合壓力容器的操作使用規(guī)范，定期進(jìn)行取樣檢查，全面了解壓力容器的腐蝕狀況和缺陷情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)處理，避免壓力容器腐蝕范圍擴(kuò)大?；毫θ萜鞲g嚴(yán)重影響其安全運(yùn)行，應(yīng)結(jié)合其腐蝕形態(tài)，注意分析其腐蝕破壞原因，從而有針對(duì)性地采取防腐蝕措施，抑制和減緩壓力容器腐蝕，提高安全性和穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

化工壓力容器對(duì)于化工企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)營有著不可替代的重要作用，一旦發(fā)生腐蝕損壞，會(huì)嚴(yán)重影響化工安全生產(chǎn)。因此應(yīng)結(jié)合化工壓力容器常見的腐蝕類型，注意分析和研究其腐蝕原因，采取合理有效的防腐蝕方法，提高化工壓力容器的抗腐蝕性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王非.化工壓力容器設(shè)計(jì)中對(duì)局部腐蝕的考慮[J].化工設(shè)備與管道,2000(04):50-53.

[2] 周野,丁磊,楊冰.淺析化工壓力容器的防腐蝕措施[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011(02):202.

[3] 2005～2009年度全國防腐蝕行業(yè)優(yōu)秀耐蝕非金屬壓力容器生產(chǎn)企業(yè)[J].全面腐蝕控制,2010(05):50.

[4] 王非,林英.在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中對(duì)防腐蝕的考慮[J].化工設(shè)備設(shè)計(jì),1999(04):30-32+4.

[5] 王玉飛,吉仁塔布,白競平.壓力容器在化工生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)[J].化學(xué)工程與裝備,2009(10):121-123+87.

作者簡介：張粟森（1987-），男，遼寧大連人，本科，設(shè)計(jì)工藝工程師，研究方向：設(shè)計(jì)及制造工藝。