淺析壓力容器腐蝕的影響因素及防范措施

范躍瀚

（中船圣匯裝備有限公司，江蘇 蘇州 215600）

壓力容器是裝載液體和氣體并承擔(dān)較大壓力的密閉性設(shè)備，或內(nèi)部有可形成壓力的流體，以及受外壓的設(shè)備等。腐蝕、開裂、破損、沖蝕以及物理受損等都是壓力容器最明顯的失效形式。壓力容器以及附件等常常由于物料的腐蝕、劣化、改變、開裂等原因出現(xiàn)重大災(zāi)害事故，大部分是因?yàn)楦g引發(fā)的。一個構(gòu)造完整的壓力容器，常由于使用過程忽略腐蝕問題而造成應(yīng)用期限下降或損壞失效，引起安全事故，在具體操作中一定要深刻認(rèn)識，采用科學(xué)的策略進(jìn)行預(yù)防。

1 壓力容器出現(xiàn)腐蝕的主要影響要素

1.1 外部環(huán)境原因

壓力容器的內(nèi)外環(huán)境將會直接影響到其防腐性能。壓力容器承載的試劑類型較多，所含物質(zhì)成本很多，不可避免的會混雜少量腐蝕性材料，比如酸性材料、堿性材料等，這些成分均極可能會導(dǎo)致壓力容器出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。外部環(huán)境原因?qū)毫θ萜髟斐筛g影響形式是多種多樣的，其一，壓力容器在應(yīng)用時出現(xiàn)了腐蝕情況，內(nèi)壓的升高會起到明顯的催化作用，加快腐蝕反應(yīng)，進(jìn)而惡化腐蝕問題。其二，壓力容器當(dāng)中溫度會加快反應(yīng)速度，溫度上升，離子流動迅速，內(nèi)部溫度每上升10℃，化學(xué)反應(yīng)速率便加快2倍～3倍[1]。其三，內(nèi)部酸堿環(huán)境將催化腐蝕反應(yīng)速度，酸堿環(huán)境不一樣，內(nèi)部具有的離子含量也將不一樣。

1.2 物料特性因素

壓力容器物料特性極大影響并決定著壓力容器的抗腐水平。第一，腐蝕速度將受到表面金屬物晶體構(gòu)造密度和氧化性干擾，晶體構(gòu)造密度愈大，表面愈粗糙，晶體孔縫就越大，服務(wù)物質(zhì)就更易深入，越容易出現(xiàn)腐蝕反應(yīng)[2]。第二，在利用壓力容器時，如果內(nèi)容添加的壓力太大和內(nèi)部煅燒等現(xiàn)象，此時內(nèi)部壓力很強(qiáng)，均有可能會導(dǎo)致壓力容器出現(xiàn)變化，進(jìn)而引起腐蝕反應(yīng)，如果此時內(nèi)部出現(xiàn)H2S，則容器極可能會出現(xiàn)腐蝕性損壞。第三，如果壓力容器物料成分雜亂，將會加快電化學(xué)腐蝕反應(yīng)速度。在成分雜亂的壓力容器內(nèi)，極易符合原電池反應(yīng)要讀，如果內(nèi)部出現(xiàn)惰性材料，那么就會加快金屬腐蝕速率。

2 壓力容器腐蝕現(xiàn)象的防范對策

在研究壓力容器腐蝕現(xiàn)象時，其主要原因包括客觀因素和主觀因素，如可有效處理這一問題，避免腐蝕的出現(xiàn)，就要求站在十分專業(yè)的高度去尋求策略，盡量減小腐蝕速率，進(jìn)而提高壓力容器應(yīng)用的安全程度和應(yīng)用期限。

2.1 完善外部環(huán)境

完善外部環(huán)境，可以很好防止壓力容器出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。完善外部環(huán)境主要涉及兩層含義：一方面，盡可能防止使容器在高溫、濕度大等工作環(huán)境下應(yīng)用；另一方面，能夠采取電鍍方法和在介質(zhì)內(nèi)添加緩蝕劑等優(yōu)化材料自身的使用環(huán)境。電鍍方法主要指采用電解原理在導(dǎo)電體上設(shè)置一層能提高金屬材料防氧化性能的金屬，采用電鍍方法能有效防止應(yīng)力腐蝕。

2.2 添加并選用合適的緩蝕劑

容器金屬外表加上適量的緩蝕劑可以有效提升其防腐水平，減小腐蝕速度。添加緩蝕劑的成本相較于其他防腐工藝而言消費(fèi)偏低、效果明顯，尤其是針對控制化學(xué)腐蝕與電化學(xué)反應(yīng)腐蝕來講，起到了針對性成效。緩蝕劑主要分為吸附膜類別和氧化膜類別、沉淀膜類別[3]。

吸附膜類別的緩蝕劑可以提高壓力容器外表金屬物防腐水平，屬于一種有機(jī)物；氧化膜類別的緩蝕劑自身便是氧化劑，能夠和試劑內(nèi)的還原性物質(zhì)出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，衍生出的物質(zhì)將附著于內(nèi)部產(chǎn)生一層保護(hù)膜，降低腐蝕速度。

2.3 注重并根據(jù)實(shí)際選用材料

選取壓力容器材料時可從根源處降低容器的腐蝕，要結(jié)合應(yīng)用狀況及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來選用壓力容器的物料。其一，在考慮材料抗腐性能的基礎(chǔ)上，也要兼顧到材料的抗高溫、抗高壓等水平，進(jìn)而減小物理腐蝕出現(xiàn)的概率；其二，結(jié)合實(shí)際情況與長須承載的溶劑類型來選用材料，比如，承載溶劑是還原性很強(qiáng)的材料或在很潮濕的環(huán)境下，就要盡可能防止采用鐵質(zhì)壓力設(shè)備；其三，要結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求來選取材料，注重材料的構(gòu)造，不能采用晶間縫隙大的材料，防止產(chǎn)生滲透引起的腐蝕。通常主要選擇碳鋼作為生產(chǎn)壓力容器的物料，也能夠采用銅和鈦?zhàn)鳛殍T造原料。

2.4 研制新型材料

在使用與發(fā)展壓力容器時，其工藝始終在進(jìn)步，新型材料也紛紛涌現(xiàn)與利用。當(dāng)前，各種壓力容器所采用的主要原料通常是金屬材料或是合金物料，復(fù)合物料就使用在小結(jié)構(gòu)與特殊部件中。因?yàn)榇蠖鄶?shù)金屬材料與合金材料抗酸堿性能都很差，后期工作中，新型材料的研制與適應(yīng)要引起高度關(guān)注。

2.5 加強(qiáng)電化學(xué)防范

電化學(xué)防范是防止壓力容器金屬外表出現(xiàn)腐蝕反應(yīng)，使之變成陰極，進(jìn)而進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)前，主要涉及兩種方法：①施加電流陰極防護(hù)法，即外部加入直流電源，變化金屬材料是陽極時的電子改變方向，令壓力容器變成陰極，防止其受到腐蝕，要求長期供電。②犧牲陽極防護(hù)法，在壓力容器內(nèi)固定放入比金屬外面更易受到養(yǎng)護(hù)的活動物料，比如鋅、鋁等物質(zhì)，是指取代壓力容器金屬外表變成原電池陽極。施加電流陰極防護(hù)法能夠隨時調(diào)節(jié)電流大小，便于結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)電流高低。

3 結(jié)語

綜上所述，壓力容器出現(xiàn)腐蝕情況并不是一種原因引起的，其生成環(huán)節(jié)與衍生結(jié)果都有區(qū)別，在研究壓力容器的損壞時，能夠以損壞部位的特點(diǎn)、金相、材質(zhì)等檢查方式為主，依據(jù)冶金、破壞等觀念，分析其形成的主因。壓力容器的腐壞情況關(guān)系者其結(jié)構(gòu)的安全性，需要深入探究。

近些年，腐蝕問題已受到各行各業(yè)的廣泛關(guān)注，政府與工業(yè)領(lǐng)域每年耗費(fèi)巨資和人力支持防腐工作，以防止出現(xiàn)巨大損失，但具體效果并不是非?？捎^，成果依舊有限，以后的相關(guān)研究依舊有較大的進(jìn)步空間，以期提出行之有效的防范策略。