化工壓力容器腐蝕影響因素及防腐策略

王庭秀

（杭州余杭獐山鋼瓶有限公司，浙江 杭州 311107）

壓力容器作為較常見的化工設(shè)備之一，其在化工生產(chǎn)應(yīng)用中容易出現(xiàn)腐蝕問題，對(duì)化工生產(chǎn)的正常開展及其安全性均存在較大的不利影響。結(jié)合化工壓力容器的腐蝕問題及其影響研究情況，由于化工壓力容器出現(xiàn)腐蝕問題后，其容器結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布也會(huì)發(fā)生相應(yīng)地變化，從而引起壓力容器的金屬材料出現(xiàn)破裂或者是失效等，對(duì)其正常使用以及化工生產(chǎn)的安全產(chǎn)生威脅，同時(shí)也是化工壓力容器應(yīng)用中不可避免的一種問題和情況，多需要采取有效的防腐策略，對(duì)化工壓力容器的腐蝕變化進(jìn)行抑制，以延長(zhǎng)壓力容器的使用壽命，同時(shí)對(duì)化工生產(chǎn)的安全性進(jìn)行保障。

1 化工壓力容器的腐蝕類型及腐蝕影響因素分析

1．1 化工壓力容器的腐蝕類型分析

結(jié)合化工生產(chǎn)中所應(yīng)用的壓力容器及其存在的腐蝕情況，較為常見的化工壓力容器腐蝕類型主要包括物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕等。

物理腐蝕是指受物理沖刷、磨損、碰撞等作用的影響導(dǎo)致壓力容器的金屬材料出現(xiàn)損壞等問題。與化學(xué)以及電化學(xué)腐蝕不同，壓力容器的物理腐蝕屬于一個(gè)物理變化過程，像用于帶有顆粒物料液體的攪拌式壓力容器，其在使用過程中，就會(huì)受到明顯的沖刷磨損作用，并且該作用變化是一個(gè)長(zhǎng)期積累與演變的過程，在該作用影響下，最終會(huì)導(dǎo)致壓力容器出現(xiàn)容器局部厚度減薄的物理腐蝕問題。

化學(xué)腐蝕是金屬與非電解質(zhì)或氣體在沒有水存在時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。

電化學(xué)腐蝕是金屬在溶液中發(fā)生的，有腐蝕電流產(chǎn)生，不僅可以通過單一的電化學(xué)反應(yīng)過程實(shí)現(xiàn)，而且也能夠在與機(jī)械或者是生物作用的共同聯(lián)合下，以一種更加復(fù)雜的反應(yīng)過程進(jìn)行呈現(xiàn)，對(duì)壓力容器的性能和使用質(zhì)量等產(chǎn)生不利影響。電化學(xué)腐蝕對(duì)化工壓力容器形成的腐蝕影響最為突出，這與電解質(zhì)在化工生產(chǎn)中較為常見有很大的關(guān)系，普遍存在的電解質(zhì)是化工壓力容器的電化學(xué)腐蝕的條件和基礎(chǔ)。

1．2 化工壓力容器的腐蝕影響因素

首先，化工壓力容器的材料特性對(duì)其腐蝕問題的影響，主要是通過以下幾個(gè)方面體現(xiàn)的。其一，化工壓力容器制造材料的化學(xué)性質(zhì)及其雜質(zhì)含量等性能特征，對(duì)化工壓力容器使用中的電化學(xué)反應(yīng)速率存在一定的影響。在材料中夾雜物含量較高的情況下，鋼材連續(xù)性和均勻性變差，腐蝕微電池對(duì)增加，導(dǎo)致壓力容器的電化學(xué)反應(yīng)速率加快，從而對(duì)其電化學(xué)腐蝕的發(fā)展與變化進(jìn)程產(chǎn)生相應(yīng)的作用影響，導(dǎo)致其腐蝕速率及作用影響加快；其二，化工壓力容器的材料特性對(duì)其腐蝕問題的影響，還表現(xiàn)為材料表面晶型及其氧化狀態(tài)對(duì)壓力容器的腐蝕速率也存在一定的影響，其中，材料表面晶型越明顯的壓力容器，其在使用過程中越容易出現(xiàn)晶間腐蝕問題，而在材料表面使用氧化膜進(jìn)行覆蓋，則能夠在一定程度上促進(jìn)其材料的抗腐蝕性能提升，進(jìn)而降低其腐蝕發(fā)生率；其三，進(jìn)行化工壓力容器生產(chǎn)制造中，對(duì)容器材料所施加的煅燒以及冷卻、沖壓等作用不同，導(dǎo)致金屬材料所產(chǎn)生的形變情況也存在較大的區(qū)別，并且其材料上的應(yīng)力分布也不同，而壓力容器金屬材料中的應(yīng)力分布對(duì)其腐蝕作用存在一定的影響，會(huì)導(dǎo)致其腐蝕加快，尤其是在含有濕H2S的環(huán)境條件下，壓力容器金屬材料的各種殘余內(nèi)應(yīng)力對(duì)其腐蝕作用的加速影響更為明顯，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓力容器出現(xiàn)腐蝕破裂等，對(duì)化工生產(chǎn)安全影響十分不利；其四，壓力容器的金屬材料中所含有的合金元素及其含量，對(duì)其腐蝕作用也存在著重要的影響，其中，材料中所含的合金元素類型及其具體含量不同，導(dǎo)致材料對(duì)硫化氫腐蝕的敏感性也存在差異，在具體情況中所表現(xiàn)出的壓力容器腐蝕變化也不同。

其次，壓力容器所處的環(huán)境條件對(duì)其腐蝕作用的影響表現(xiàn)為壓力容器的工作環(huán)境不同，對(duì)其耐腐蝕性的影響也不同，當(dāng)壓力容器所處的工作環(huán)境中溫度表現(xiàn)較高且超出相應(yīng)限度的情況下，就會(huì)導(dǎo)致壓力容器的腐蝕作用加快，從而導(dǎo)致其腐蝕斷裂速度加快，而在酸性條件較高的工作環(huán)境中，對(duì)于低碳鋼容器來講，其硝脆變化的過程也會(huì)明顯增快等；此外，壓力容器所處環(huán)境的介質(zhì)溫度表現(xiàn)不同，其腐蝕作用及影響也存在區(qū)別，有研究顯示壓力容器所處的工作環(huán)境中，每當(dāng)其環(huán)境溫度增加10℃，就會(huì)導(dǎo)致壓力容器所面臨的化學(xué)反應(yīng)速度加快約為1～3倍變化，從而對(duì)壓力容器的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)及其腐蝕變化形成不同影響，其中壓力容器所處的工作環(huán)境中介質(zhì)溫度表現(xiàn)越高，其腐蝕速率也就表現(xiàn)越快；化工生產(chǎn)中，不同的壓力以及pH值、介質(zhì)流動(dòng)速率環(huán)境中，對(duì)化工壓力容器的腐蝕影響也表現(xiàn)不同，對(duì)運(yùn)行環(huán)境中壓力值越大的壓力容器，其在實(shí)際應(yīng)用中因氣體在介質(zhì)中的溶解度提升，導(dǎo)致其電化學(xué)反應(yīng)以及由此引起的腐蝕作用也越明顯，而pH值大小對(duì)壓力容器腐蝕變化的影響表現(xiàn)為pH值能夠?qū)毫θ萜鞯母g反應(yīng)速度形成影響，在pH值小于4.5的情況下，壓力容器的腐蝕速率與介質(zhì)中pH值得升高呈相反變化，但在pH值處于4.5～8時(shí)，其對(duì)壓力容器的腐蝕速率影響隨著介質(zhì)中pH值得升高而升高。

最后，化工生產(chǎn)中，操作因素也會(huì)對(duì)壓力容器的腐蝕產(chǎn)生一定的影響，由于化工壓力容器的使用與操作不合理，也會(huì)導(dǎo)致壓力容器在使用中出現(xiàn)腐蝕問題，并且其操作技術(shù)不規(guī)范或者是未嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作等，都會(huì)導(dǎo)致壓力容器的腐蝕進(jìn)程及其作用影響加快。

2 化工壓力容器腐蝕問題的有效預(yù)防和控制策略研究

結(jié)合上述對(duì)化工壓力容器的常見腐蝕類型及其影響因素分析，為避免壓力容器腐蝕問題發(fā)生，減少對(duì)化工生產(chǎn)的不利影響，首先，應(yīng)通過對(duì)壓力容器制造材料的合理選擇和使用，減少壓力容器腐蝕問題發(fā)生，提高其防腐蝕性能。根據(jù)化工壓力容器的設(shè)計(jì)與制造有關(guān)技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造中，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)安全技術(shù)規(guī)定執(zhí)行，對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)和制造使用的材料進(jìn)行合理選擇并嚴(yán)格控制，盡量避免和減少使用應(yīng)力過于集中的材料作為壓力容器設(shè)計(jì)和制造材料，并確保壓力容器設(shè)計(jì)與制造使用材料的表面無縫隙及缺口情況，避免引起壓力容器使用中的腐蝕問題發(fā)生；同時(shí)，注意根據(jù)所設(shè)計(jì)和制造壓力容器的工作環(huán)境與用途等，以具有較高耐腐蝕性的合金材料作為首選材料，以減少壓力容器使用中的腐蝕問題及影響發(fā)生；此外，在確保所選擇和使用的材料具有較高的耐腐蝕性基礎(chǔ)上，還需要材料的介質(zhì)毒性以及易燃性等性能方面進(jìn)行認(rèn)真考慮和嚴(yán)格控制，以確保其材料性能符合壓力容器設(shè)計(jì)需求，避免和控制壓力容器使用的腐蝕問題發(fā)生。

其次，在進(jìn)行化工壓力容器的設(shè)計(jì)與制造中，還可以通過對(duì)緩蝕劑的合理添加使用，促進(jìn)其防腐蝕性能提升，減少壓力容器腐蝕問題的發(fā)生。一般情況下，在化工壓力容器設(shè)計(jì)與制造中，通過使用緩蝕劑，使壓力容器有防腐要求的表面形成保護(hù)膜，以促進(jìn)材料的防腐蝕性提升，確保其具有較好的保持材料厚度及強(qiáng)度性能，減少化工壓力容器腐蝕問題對(duì)其正常使用以及對(duì)化工生產(chǎn)的不利影響。

此外，對(duì)化工壓力容器的腐蝕控制和預(yù)防，還可以通過改善化工壓力容器的焊接質(zhì)量以及采用電化學(xué)防腐措施、在化工壓力容器中涂抹防腐涂劑等方法，有效預(yù)防和控制其腐蝕問題及影響產(chǎn)生。

3 結(jié)語

總之，對(duì)化工壓力容器腐蝕的影響因素及防腐策略分析，有利于促進(jìn)對(duì)壓力容器腐蝕影響因素準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上，采用有效的防腐策略，減少其腐蝕問題發(fā)生，從而有效控制壓力容器腐蝕對(duì)化工生產(chǎn)及其安全性的不利影響。