關(guān)于壓力容器防腐管理的思考

徐建江

[摘要] 壓力容器是一種盛裝氣體或是液體、承載一定壓力的密閉設(shè)備，在化工生產(chǎn)過程中廣泛使用。壓力容器一旦受到腐蝕，將會(huì)對(duì)化工設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響，壓力容器的防腐管理至關(guān)重要，對(duì)于壓力容器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題應(yīng)該及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免產(chǎn)生更大的影響。

[關(guān)鍵詞] 壓力容器；防腐管理；腐蝕

[DOI] 10.13939/j.cnki.zgsc.2015.24.128

1 壓力容器的常見腐蝕現(xiàn)象

1.1 物理腐蝕

物理腐蝕是指壓力容器由于單純的物理溶解作用而引起的破壞，一般是由于壓力容器的液態(tài)金屬發(fā)生了物理腐蝕，但是這種腐蝕并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)沒有產(chǎn)生新的物質(zhì)也沒有發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，僅僅是因?yàn)槲锢砣芙舛鴮?dǎo)致的壓力容器被破壞，例如盛放液態(tài)鋅的鋼性壓力容器，因?yàn)殍F被液態(tài)的鋅所溶解而導(dǎo)致壓力容器被損壞。

1.2 化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是指金屬直接與接觸的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致壓力容器被氧化損壞的過程。這種腐蝕現(xiàn)象一般是要在特定的環(huán)境中才會(huì)發(fā)生，也稱作干腐蝕，在腐蝕過程中，金屬直接和氧化劑發(fā)生電子交換，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生電流。例如化工廠中盛裝的氯氣與壓力容器中的鐵成分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氯化亞鐵，覆蓋在壓力容器上，阻礙了壓力容器正常運(yùn)行，而且還會(huì)影響化工生產(chǎn)的工作效率。

1.3 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕其實(shí)就是金屬和電解質(zhì)組成了兩個(gè)電極，組成腐蝕原電池，如果說化學(xué)腐蝕是一種干腐蝕的話，那么電化學(xué)腐蝕就是一種濕腐蝕，一般情況下，鋼鐵制品在干燥的空氣中是不容易被腐蝕的，但是在潮濕的空氣中卻會(huì)很快被腐蝕，這就是因?yàn)樵诔睗竦目諝庵?，鋼鐵制品表面形成了一層電解質(zhì)溶液，鋼鐵制品并不是純鐵所以鋼鐵的鐵會(huì)和少量的碳形成原電池，鐵為負(fù)極，碳為正極，所以鐵會(huì)失去電子從而被氧化，這就是鋼鐵制品電化學(xué)腐蝕的基本原理。所以，在電化學(xué)腐蝕中，由于電極反應(yīng)，導(dǎo)致金屬失去電子被氧化，反應(yīng)產(chǎn)物是通過進(jìn)入介質(zhì)中的金屬離子或者覆蓋在金屬表面的金屬氧化物，電化學(xué)腐蝕的危害性很大，一方面，這種現(xiàn)象會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使得壓力容器金屬表面遭到大面積腐蝕，另一方面，壓力容器因?yàn)楦g而產(chǎn)生的沉積物造成金屬表面粗糙，使得壓力容器啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，水中鐵含量增加，會(huì)加劇鐵垢的形成，也會(huì)加劇腐蝕的形成。

1.4 應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指化工容器金屬材料在某些介質(zhì)之中，因?yàn)楦鞣N拉力的作用而造成的一種延遲性裂紋，表面的氧化膜被腐蝕而受到破壞，然而破壞的表面又與沒有破壞的表面分別形成陰陽兩極，陽極處的金屬變成離子從而被氧化溶解，流向陰極，進(jìn)一步腐蝕已經(jīng)被破壞的表面，但是發(fā)生應(yīng)力腐蝕是需要如下條件的：首先是需要有一定的金屬成分；其次還需要一定的介質(zhì)環(huán)境；最后就是需要應(yīng)力作用。必須在這種特定的條件下才能發(fā)生應(yīng)力腐蝕，往往一旦發(fā)生應(yīng)力腐蝕，所產(chǎn)生的影響就很大，因?yàn)閼?yīng)力腐蝕的速度較快，破壞十分嚴(yán)重，而且往往沒有任何宏觀變形，即在毫無預(yù)兆的情況下就發(fā)生了突然的變化，由于壓力容器的設(shè)計(jì)不合理，結(jié)構(gòu)材料選擇不當(dāng)，焊接過程中殘留應(yīng)力等原因就會(huì)為應(yīng)力的產(chǎn)生提供有利的環(huán)境。

2 針對(duì)壓力容器腐蝕現(xiàn)象的對(duì)策

2.1 壓力容器設(shè)計(jì)中的防腐管理

想要搞好壓力容器的防腐管理，就必須先從壓力容器的設(shè)計(jì)開始，通過對(duì)腐蝕基本原理的了解和正確運(yùn)用防腐知識(shí)來設(shè)計(jì)壓力容器，這樣才能從根本上解決壓力容器的腐蝕問題。首先，在壓力容器的材料選擇上，既然是要防止壓力容器的腐蝕，那么就要選擇耐電蝕、應(yīng)力腐蝕和耐疲勞腐蝕的材料，注意整個(gè)壓力容器系統(tǒng)中材料之間的適應(yīng)性以及融合度，避免不同金屬材料相互接觸，從而避免發(fā)生電化學(xué)腐蝕。同時(shí)還要對(duì)保溫材料選擇適當(dāng)，比如說含有大量氯化物的保溫材料就不適用于不銹鋼設(shè)備，避免兩者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)；其次，關(guān)于壓力容器的工藝設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，要考慮周圍環(huán)境對(duì)壓力容器的影響，這就表明介質(zhì)需要保持適當(dāng)而且均勻的流速，保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐舛鹊?，而且同時(shí)還要考慮腐蝕環(huán)境對(duì)于材料強(qiáng)度的影響，所以在強(qiáng)度設(shè)計(jì)上一定要非常重視；最后，在設(shè)計(jì)壓力容器的時(shí)候，應(yīng)該盡量避免形成縫隙從而產(chǎn)生積液的死區(qū)，所以這就要求嚴(yán)格的焊接過程，需要注意消除及降低焊接縫隙處的殘余應(yīng)力，避免給應(yīng)力提供有利的產(chǎn)生環(huán)境，從而避免壓力容器的應(yīng)力腐蝕，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)鋼材的淬硬性，焊條的使用條件等進(jìn)行焊接的預(yù)處理，焊接之后進(jìn)行穩(wěn)定的熱處理，對(duì)焊接的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。

2.2 選擇合理的緩腐蝕劑

對(duì)于緩腐蝕劑的選擇，必須要科學(xué)合理，因?yàn)榫徃g劑的緩解腐蝕效果與它所使用的濃度以及介質(zhì)的酸堿值、溫度以及流速等因素密切相關(guān)，需要根據(jù)被保護(hù)對(duì)象以及環(huán)境條件進(jìn)行嚴(yán)格選擇。緩腐蝕劑能夠很好地對(duì)金屬材料進(jìn)行防腐保護(hù)，同時(shí)它的經(jīng)濟(jì)效益也很高，所以這就成為壓力容器防腐技術(shù)中應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一。緩腐蝕劑主要是影響金屬在介質(zhì)中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，通過覆蓋在金屬表面，抑制表面的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，減緩金屬的電化學(xué)腐蝕。另外還存在抑制壓力容器的物理化學(xué)腐蝕的緩腐蝕劑，主要為氧化膜、沉淀膜以及吸附膜三種：氧化膜型緩腐蝕劑就是指其本身就是氧化劑，可以與金屬發(fā)生作用，在金屬表面形成緊密的氧化膜，阻礙金屬離子化，從而減緩金屬的腐蝕；沉淀型緩腐蝕劑就是在金屬表面生成沉淀膜，可以通過緩腐蝕劑分子之間相互作用生成，也可以通過緩腐蝕劑與腐蝕介質(zhì)中的金屬離子作用生成，一般情況是在陰極區(qū)形成并且覆蓋在其表面，阻斷金屬與介質(zhì)之間的離子作用，減緩金屬的腐蝕；吸附膜型緩腐蝕劑一般為有機(jī)緩腐蝕劑，這種緩腐蝕劑在腐蝕介質(zhì)中對(duì)金屬表面有良好的吸附性，改變金屬表面的性質(zhì)，抑制金屬的腐蝕。

2.3 加強(qiáng)對(duì)壓力容器的管理維護(hù)

在進(jìn)行壓力容器的維護(hù)管理時(shí)，需要考慮多方面因素，對(duì)壓力容器的管理進(jìn)行有針對(duì)性的維護(hù)，例如在對(duì)金屬材料的防護(hù)效果上不能僅僅考慮金屬的基本性質(zhì)，還需要考慮維護(hù)方式的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于高要求的壓力容器，應(yīng)該采取多種多樣的維護(hù)措施來進(jìn)行綜合保護(hù)，避免壓力容器發(fā)生腐蝕現(xiàn)象從而影響化工生產(chǎn)。所以對(duì)于每一種防腐蝕的措施都需要對(duì)每種使用情況進(jìn)行有效的分析，保證壓力容器腐蝕現(xiàn)象處理的針對(duì)性，通過根據(jù)具體情況來采用不同的維護(hù)措施，這樣更能有效地保證壓力容器的完整性，也能保障化工生產(chǎn)的正常運(yùn)作。

3 結(jié)論

綜上所述，壓力容器存在多種腐蝕現(xiàn)象，主要分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕以及應(yīng)力腐蝕這四種，本文在了解這四種腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)對(duì)策。壓力容器一旦被腐蝕破壞就會(huì)對(duì)化工安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅，所以在對(duì)壓力容器的防腐管理上最重要的還是對(duì)壓力容器進(jìn)行科學(xué)的管理，通過從設(shè)計(jì)上到緩腐蝕劑的選擇上，再到維護(hù)管理上都需要嚴(yán)格進(jìn)行管理，這樣才能保證壓力容器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。