化工生產(chǎn)壓力容器防腐技術(shù)研究

紀(jì)海明

摘要：在化工生產(chǎn)過程中難免會(huì)產(chǎn)生各種問題，其中壓力容器防腐一直是亟待解決的技術(shù)問題之一，隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)解決這項(xiàng)問題的投入也在不斷地增大，解決的方法也越來越先進(jìn)。本文就將對(duì)壓力容器腐蝕的原因進(jìn)行研究、探討，以及其防腐蝕的原理進(jìn)行介紹。并將從容器的材料、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及介質(zhì)的處理、維修保護(hù)等方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。從其原理方法、處理技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)效益等方面選擇出最佳的處理方案，保證化工生產(chǎn)能夠安全高效的進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn);壓力容器;防腐技術(shù)

引言

壓力容器屬于一種特殊設(shè)備，是一種對(duì)氣體或液體有一定盛裝作用并且能承受一定壓力的設(shè)備。壓力設(shè)備的工作范圍也具有一定的要求，它所能承受的最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）;盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa·L的氣體、液化氣體以及標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)等于或者低于60℃液體。它是化工過程中化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，在化工生產(chǎn)中具有非常重要的作用。在實(shí)際的生產(chǎn)使用中，壓力容器會(huì)受到各種內(nèi)部和外部因素的影響，從而產(chǎn)生腐蝕或者其它物理?yè)p傷，這樣就會(huì)影響化工生產(chǎn)的正常進(jìn)行。如果壓力容器腐蝕嚴(yán)重的話，就會(huì)影響化工流程的正常進(jìn)行，嚴(yán)重的話可能會(huì)造成爆炸，不僅威脅化工流程的進(jìn)行，還可能威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，保證生產(chǎn)過程中壓力容器的安全至關(guān)重要。另外壓力容器腐蝕在環(huán)境污染方面也會(huì)造成一定的影響，導(dǎo)致很多污染物質(zhì)的排放，從而對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。除此之外，壓力容器的腐蝕也會(huì)造成一些自然資源特別是化工材料資源的浪費(fèi)，因此我們有必要研究并探討壓力容器的腐蝕規(guī)律，從而更好的做到預(yù)防以及后續(xù)的維護(hù)。

一、壓力容器被腐蝕的原因

制造壓力容器的材料一般為金屬，金屬相對(duì)于其他材料化學(xué)性較強(qiáng)。所以造成容器腐蝕的一般原因?yàn)榻饘僭诓煌臏囟?、壓力以及濕度下產(chǎn)生了不同的化學(xué)反應(yīng)。因此，根據(jù)金屬所具有的特性將容器腐蝕的原因主要由以下幾個(gè)因素組成。

1、金屬本身的腐蝕性

大多數(shù)的金屬的化學(xué)性質(zhì)都很活潑，一些不活潑的金屬也可以在催化劑下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，例如在不同的環(huán)境條件下很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以我們必須得考慮其自身的腐蝕性，其自身腐蝕性無論大小都不可忽視。有研究表明，壓力容器的腐蝕速度與制造所用的金屬材料的金屬含量成正比，金屬含量越高，它的腐蝕速度就會(huì)越快，相反，金屬含量越低，腐蝕速度就會(huì)越慢。并且，如果壓力容器的表面是由金屬構(gòu)成的，如果它的表面不夠光滑，那么它就會(huì)被加速腐蝕，相反表面越光滑，那么它的腐蝕速度就會(huì)越慢，因?yàn)榻饘俦旧砦锢順?gòu)造影響其腐蝕速度。

2、外界環(huán)境的影響

化工生產(chǎn)的過程中一定會(huì)產(chǎn)生或者用到的化學(xué)物質(zhì)，比如鹽酸、硫酸等腐蝕性物質(zhì)，甚至空氣中所含有的水以及氧氣等都有可能腐蝕壓力容器。容器作為生產(chǎn)過程中必不可少的一項(xiàng)工具，它不可避免的與這些化學(xué)反應(yīng)中可能的物質(zhì)接觸，在這些外部環(huán)境的干擾下，容器被腐蝕就變得更加的容易，并且腐蝕速度也隨著腐蝕性物質(zhì)的含量、濃度的增加而加快。

3、物理腐蝕

在常溫常壓的條件下，除了極少數(shù)的活潑金屬，其他的金屬之間互相不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。但是高溫使金屬自由能大幅度上升，并且加速分子之間的運(yùn)動(dòng)，化學(xué)生產(chǎn)過程經(jīng)常是處于高溫高壓的環(huán)境，這樣熔點(diǎn)較低的金屬就可以有固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，然后會(huì)對(duì)熔點(diǎn)較高的為變成液態(tài)的金屬產(chǎn)生溶解作用，這種現(xiàn)象是單純的物理現(xiàn)象，是物理性質(zhì)的溶解作用，因此被稱為物理腐蝕。如典型例子液體鋅，就充分運(yùn)用上述原理，對(duì)鋼制材料所制成的物理材料具有侵蝕融解作用。

4、電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕是指在化學(xué)生產(chǎn)的過程中，壓力容器的內(nèi)壁金屬會(huì)與參與的化學(xué)原料反應(yīng)，因?yàn)槿萜鲀?nèi)部分布著不同的陰陽(yáng)離子，從而會(huì)產(chǎn)生電位差，這樣會(huì)構(gòu)成一個(gè)完整的電路，使得容器內(nèi)部的金屬不斷地參與到原電池反應(yīng)當(dāng)中，這樣內(nèi)壁的金屬原子不斷地被破壞，最終導(dǎo)致內(nèi)壁金屬不斷的掉落，直至形成最大程度的腐蝕。電化學(xué)過程中腐蝕速度是逐漸加快，并且危害性也是在幾類腐蝕中也是相對(duì)嚴(yán)重的，并且在金屬容器中發(fā)生容器與化學(xué)原料的腐蝕是最常見的。所以，電化學(xué)腐蝕也是一種常見的腐蝕現(xiàn)象。

5、應(yīng)力腐蝕

當(dāng)在進(jìn)行化學(xué)生產(chǎn)的時(shí)候，原料在裝置內(nèi)是運(yùn)動(dòng)的，化學(xué)原料要在容器的內(nèi)部進(jìn)行充分的攪拌，這樣容器內(nèi)部要不斷的與各種化學(xué)原料發(fā)生摩擦等相互作用，由于有的原料可能是糊狀或者較為粘稠，這樣容器內(nèi)壁受到的摩擦力就比較大，也會(huì)受到很強(qiáng)的沖刷作用，不管是擠壓還是摩擦等一系列相互作用，都統(tǒng)稱為應(yīng)力作用，由應(yīng)力作用產(chǎn)生的腐蝕叫做應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕的發(fā)展速度非常快，并且從容器外部很難發(fā)現(xiàn)，不易察覺，因此它造成的破壞性很大。

6、化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕最根本的原因就是容器內(nèi)部進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)是物質(zhì)的原子進(jìn)行了重新的排列與組合產(chǎn)生新物質(zhì)的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)常常伴隨著發(fā)光發(fā)熱、顏色發(fā)生改變或者是產(chǎn)生沉淀等。判斷是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的唯一一個(gè)依據(jù)就是是否產(chǎn)生了新的物質(zhì)?；瘜W(xué)壓力容器中發(fā)生各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，有的化學(xué)反應(yīng)可以人為監(jiān)測(cè)和控制，有的無法作出預(yù)判和防治，這些反應(yīng)會(huì)或多或少改變?nèi)萜鲀?nèi)部的材料成分因此根本無法避免化學(xué)反應(yīng)對(duì)于壓力容器的危害，使得壓力容器在一定的程度受到腐蝕，降低容器的使用壽命。

二、避免容器被腐蝕的方法

1、改造容器的構(gòu)造

一般情況下，具有特殊作用的容器都有特殊的構(gòu)造，并且能做到具有反復(fù)作用的容器的材料有非常重要，尤其主材料更要滿足國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求，他們?cè)谠O(shè)計(jì)以及制造的過程中都有著一定的設(shè)計(jì)以及制造標(biāo)準(zhǔn)，并且也只能有符合標(biāo)準(zhǔn)、有能力的公司才可以生產(chǎn)。目前，這些用于化工生產(chǎn)的壓力容器都有專門的生產(chǎn)部門來負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造。所以，有關(guān)部門在設(shè)計(jì)和制造前要考慮好各種因素。例如材料之間的相互作用，和外界所施加的各種不可抗力因素。做好容器的防腐工作，選擇那些抗腐蝕的材料，改進(jìn)容器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并且要保證組成容器各個(gè)部分所采用的材料之間不會(huì)發(fā)生腐蝕等化學(xué)反應(yīng)，所以，在選材以及設(shè)計(jì)時(shí)一定要非常慎重，考慮再三。

2、注意腐蝕劑的使用

抗腐蝕劑是一種可以減緩腐蝕速度，降低腐蝕程度的一種化學(xué)物質(zhì)，它具有很強(qiáng)的抗腐蝕性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，因此被廣泛的應(yīng)用于一些需要抗腐蝕的生產(chǎn)領(lǐng)域中。這種抗腐蝕劑其實(shí)就是一種化學(xué)混合物質(zhì)，當(dāng)這些抗腐蝕劑覆蓋在金屬表面上，就相當(dāng)于給金屬覆蓋了一層致密的保護(hù)膜，防止金屬與水、氧氣以及其它的腐蝕性物質(zhì)接觸，可以減緩或者抑制金屬發(fā)生腐蝕。這就是通過化學(xué)的手段來避免腐蝕。并且抗腐蝕劑的制作成本低廉，效果顯而易見，從而導(dǎo)致了目前市場(chǎng)上的防腐蝕劑的種類繁多，并且也沒有明確的使用量的說明，所以在實(shí)際的使用中具有一定的難度，不過即使使用了防腐蝕劑，也有可能因?yàn)榉栏g劑的種類、用量等因素的影響，不能完全保證容器的腐蝕程度會(huì)降低或者被抑制。所以，對(duì)抑制劑的研究還得長(zhǎng)期的進(jìn)行。

3、制造安裝

安裝工藝對(duì)壓力容器的防腐起到相當(dāng)重要的作用，所以我們必須嚴(yán)格監(jiān)測(cè)各類加工工藝操作方法。例如降低溫度引起的應(yīng)力是產(chǎn)生壓力容器腐蝕的一些重要因素。在壓力容器生產(chǎn)過程中，我們應(yīng)該盡量用熱加工代替冷卻安裝，這樣可以對(duì)一些應(yīng)力因素進(jìn)行消除，并且還能在一些隱患方面有一定的預(yù)防作用。在一些特別材料例如高強(qiáng)度不銹鋼和低合金焊接時(shí)，我們應(yīng)該采用干燥和干凈的環(huán)境。

4、運(yùn)用電化學(xué)法

電化學(xué)法在金屬防腐蝕方面有著重要的作用，是金屬防腐的有效措施之一，具有獨(dú)特的作用。電化學(xué)法通過一定的化學(xué)原理，通過化學(xué)反應(yīng)，減輕金屬的腐蝕程度。最常用的電化學(xué)法有兩種，一是犧牲陽(yáng)極法，犧牲陽(yáng)極法指的是犧牲一些比壓力容器材料更加活潑的金屬如鋅、鋁等。從而對(duì)我們的容器進(jìn)行保護(hù)。另外一種是外加電流法，但是這種情況或許成本稍大一些。雖然這兩種方法采用了不同的原理，但本質(zhì)上只是一種化學(xué)原理的互相的轉(zhuǎn)換。但是他們都可以在一定程度上減輕金屬的腐蝕。

（1）犧牲陽(yáng)極法

犧牲陽(yáng)極法顧名思義就是將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而消耗，被保護(hù)的金屬作為正極就可以避免腐蝕。在實(shí)際中就是通過電極電勢(shì)將壓力容器中的金屬或者合金組成的那些部分作為陽(yáng)極，并將其固定到要保護(hù)的金屬的表面，這樣就形成了一個(gè)原電池，電池的陰極就被保護(hù)不受腐蝕。這種做法通常被用在金屬、合金以及鋁制的容器中。這種方法除了被用在化學(xué)生產(chǎn)容器的防腐中，他還被廣泛的應(yīng)用于石油管道、大型儲(chǔ)油設(shè)備以及河道閘門中，是一種經(jīng)濟(jì)效益高，安全性也高的防腐蝕方法。

（2）外加電流法

外加電流法與犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法有所不同，外加電流陰極保護(hù)是通過外部電源來改變周圍環(huán)境的電位，使得需要保護(hù)的設(shè)備的電位一直處在低于周圍環(huán)境的狀態(tài)下，從而成為整個(gè)環(huán)境中的陰極，這樣需要保護(hù)的設(shè)備就不會(huì)因?yàn)槭ル娮佣l(fā)生腐蝕了。這種方法主要用在大型設(shè)備的陰極保護(hù)或者土壤電阻率比較高的環(huán)境中的設(shè)備的陰極保護(hù)，比如長(zhǎng)距離輸油輸氣等埋在地下的工業(yè)管道還有大型的儲(chǔ)備石油等工業(yè)原料的儲(chǔ)罐群都是使用這種外加電流的陰極保護(hù)方式。

5、應(yīng)用表面覆蓋的方法

表面覆蓋法就是將一層特殊的物質(zhì)通過某種手段覆蓋到金屬的表面，形成金屬保護(hù)層，將金屬與其他的物質(zhì)分開，這是一種普遍的使用的防腐蝕的方法，因?yàn)樗某杀竞艿筒⑶也僮髌饋硪脖容^方便快捷、成效也比較明顯。比如說，在壓力容器的表面涂抹上油漆或者是在其表面進(jìn)行烤漆，這樣容器表面就不能與氧氣、水等物質(zhì)接觸，或者在金屬的表面鍍上一層其他的金屬，比如Zn、Cr等，這些金屬比較容易與氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止金屬與水氧氣等物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。我們平常的辦法采取電鍍，一般鍍層大于1層小于3層，大約只有幾十微米的厚度，雖然鍍層不厚，但是其效果顯而易見。并且能夠較長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)容器，而且維修成本也不高。另外一種則是涂層，使用一些化學(xué)有機(jī)涂料隔絕空氣，這也是大眾最為熟悉的手法，也是生活中最為普通的和普遍的防腐方法。這種方法效果不置可否，但其成本相對(duì)貴一些。并且對(duì)人體健康安全還有一定的危害的作用。

6、提高焊接質(zhì)量

在生產(chǎn)容器時(shí)，提高焊接的質(zhì)量，可以降低容器在接口處的殘余應(yīng)力，這樣可以降低裂縫產(chǎn)生的概率， 改善焊縫的熱影響區(qū)域的性能。在不銹鋼材料的焊接上經(jīng)常采用電弧焊和氬弧焊這兩種焊接方式。在焊接后，為了防止壓力容器出現(xiàn)超標(biāo)等缺陷，常常進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理，并進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)以及檢查其外觀，有的還應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的圖紙進(jìn)行射線探傷等方式進(jìn)行無損檢測(cè)。

7、合金化

合金化其原理就是在壓力容器材料中加入一些鈍化的合金的材料，在進(jìn)行一定含量的比例之后，材料本身就具有一定的抗腐蝕性。這種方法從壓力容器內(nèi)部材料出發(fā)，從根源上達(dá)到抗腐蝕性作用，這種效果顯著，但是也或多或少的存在一些問題，例如在金屬老化上就會(huì)導(dǎo)致其作用效果大幅度減弱。

8、材料的合理選用

在壓力容器選擇上我們應(yīng)該盡量選擇一些不容易被腐蝕的材料。同時(shí)我們應(yīng)該從不同方面考慮選材，例如物理方面和化學(xué)方面等。我們不僅考慮溫度、壓強(qiáng)等物理方面的影響。還要考慮化學(xué)方面的影響，例如pH值等。另外一方面，也要考慮的價(jià)格是否低廉。如果價(jià)錢貴，我們是否能承擔(dān)。

9、環(huán)境處理方法

這是在壓力容器工作過程中對(duì)其采用的一種方法，我們可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)化工過程溫度、壓強(qiáng)等。并且我們時(shí)刻對(duì)其最合理的控制，防止過程中一些不必要因?yàn)榄h(huán)境導(dǎo)致的腐蝕。

三、壓力容器的維護(hù)

化工生產(chǎn)過程中導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)生腐蝕的原因有很多種，以至于防止容器發(fā)生腐蝕的方法也是多種多樣的。我們要根據(jù)不同的腐蝕原因采取不同的防腐蝕方式，做到對(duì)癥下藥。但是，僅僅做好防腐蝕工作是不夠的，做好后期的維護(hù)工作也是非常重要的。后期的維護(hù)作用不僅能保證抗腐蝕措施的正常進(jìn)行，還能保證容器一些非腐蝕性的物理?yè)p壞的維修。生產(chǎn)企業(yè)必須注意設(shè)備的后期管理工作，嚴(yán)格遵循相應(yīng)的規(guī)章制度，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的檢查，將故障扼殺在搖籃之中，小麻煩解決就不會(huì)變成大麻煩，為了防止大麻煩的出現(xiàn)，這個(gè)環(huán)節(jié)就變得額外重要。隨時(shí)掌握設(shè)備的工作情況，時(shí)刻注意設(shè)備的腐蝕程度，定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，即使防腐工作做得非常好，但也不可避免在使用過程中產(chǎn)生的損害，防腐層可能會(huì)因?yàn)樵谑褂眠^程中與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被破壞，失去原有的功能，這個(gè)時(shí)候我們就要定時(shí)更換反腐層;防腐設(shè)備也有可能存在著老化等情況，這些情況不可避免，任何材料都不可能一直保持完好如初。所以不做好后期的維護(hù)管理工作，就會(huì)使這些防腐措施慢慢的失去它原有的功效，壓力容器就會(huì)遭到腐蝕，造成人力物力的損失，嚴(yán)重的還有可能造成各種安全事故，造成一些無法彌補(bǔ)的結(jié)果。

四：結(jié)語(yǔ)

綜上所述，腐蝕情況的出現(xiàn)對(duì)壓力容器迫害性非常大，壓力容器在化學(xué)生產(chǎn)中起著非常大的作用，一但容器出現(xiàn)了腐蝕將會(huì)影響到整個(gè)生產(chǎn)過程，因?yàn)槿萜鞒霈F(xiàn)腐蝕，那么生產(chǎn)速度就會(huì)降低，效率也會(huì)隨著下降，時(shí)間久了也會(huì)出現(xiàn)一些安全隱患，并且一系列的安全問題也紛至沓來。所以，從事壓力容器防腐蝕的工作人員以及相關(guān)的化工單位更要重視防腐蝕，要不斷的加強(qiáng)創(chuàng)新，掌握防腐蝕的新技術(shù)、新方法、新手段，在實(shí)際的工作中，技術(shù)人員要掌握引起腐蝕的物理原因和化學(xué)原因，對(duì)這些原因進(jìn)行深入研究，找到解決這些問題的方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)找到合適的方法對(duì)其進(jìn)行處理;同時(shí)要將科技與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)這些原因進(jìn)行深入探索，掌握它們對(duì)容器破壞的規(guī)律和條件，從這些方面入手研究新的抗腐蝕的方法，并且總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高我國(guó)在金屬抗腐蝕方面的實(shí)力，延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工容器的效率最大化，保證化工流程順利進(jìn)行，從而保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，在經(jīng)濟(jì)上更要不斷地做到低投入高利潤(rùn)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化?？v觀我國(guó)，現(xiàn)在的對(duì)這方面也提出一系列的相關(guān)法規(guī)，目的也是希望在這方面能嚴(yán)格要求，但一些企業(yè)的管理水平與國(guó)家的要求還存在一定的差距，因?yàn)檫@些企業(yè)由于其自身各方面的因素導(dǎo)致自己所有模式粗糙，很難達(dá)到國(guó)家所指定的標(biāo)準(zhǔn)。但隨著國(guó)家發(fā)展，一些人為意識(shí)形態(tài)的提升，我們會(huì)在這這些方面越做越好。

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