論化工壓力容器的防腐蝕措施研究

李婷婷

摘要：在石油化工生產(chǎn)過程中，壓力容器是必不可少的一種化工設(shè)備。壓力容器按壓力等級可分為低壓容器、中壓容器、高壓容器和超壓容器，按作用的不同可分為反應(yīng)容器、換熱容器、分離容器、儲運(yùn)容器，類別較多，反應(yīng)條件又極其復(fù)雜多變，因而生產(chǎn)使用過程中易出現(xiàn)許多問題，其中最常見的問題就是壓力容器腐蝕問題，所以壓力容器的防腐措施至關(guān)重要，本文針對此類情況進(jìn)行了具體分析，并提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：化工；壓力容器；防腐蝕；措施

中圖分類號：TU712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

化工工藝中的傳質(zhì)、傳熱、存儲等工藝流程及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，均涉及到化工壓力容器的應(yīng)用?；どa(chǎn)領(lǐng)域涉及到眾多危險化學(xué)品的使用，某些反應(yīng)過程會具有強(qiáng)放熱、劇毒、強(qiáng)腐蝕性、易自燃、爆炸等危險特性，一旦發(fā)生事故，其導(dǎo)致的人員與經(jīng)濟(jì)損失難以計量。因此，化工壓力容器的從設(shè)計、裝配至使用過程中要進(jìn)行有效的安全控制，避免生產(chǎn)過程中的隱患，保證化工企業(yè)的安全運(yùn)營。

1 壓力容器的幾種腐蝕類別

1.1 應(yīng)力造成的腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指在金屬材質(zhì)的壓力容器中，由于拉力作用造成了具有延遲性質(zhì)的裂痕，破壞了金屬壓力容器的氧化膜表層，未被破壞的氧化膜與被破壞氧化膜下露出的金屬表層形成了陰陽極，化學(xué)試劑作為介質(zhì)，滿足了化學(xué)腐蝕反應(yīng)的條件，由此造成的一種腐蝕。應(yīng)力腐蝕發(fā)生的速度較快，且沒有明顯的外觀變形，不易被及時發(fā)現(xiàn)，對容器的破壞較嚴(yán)重。應(yīng)力造成的腐蝕可能發(fā)生在設(shè)備使用前，也可能發(fā)生在設(shè)備使用后，目前沒有很好的監(jiān)測手段可以隨時監(jiān)控壓力容器的內(nèi)部情況。壓力設(shè)備的設(shè)計及材料選擇的不合理都可能會導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕發(fā)生。

1.2 物理因素造成的腐蝕

物理因素造成的腐蝕一般簡稱為物理腐蝕，是因?yàn)閴毫θ萜髦虚L時間的存放液體金屬化學(xué)溶液而造成的壓力容器設(shè)備腐蝕。物理腐蝕并不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，而是壓力容器內(nèi)膜的固態(tài)金屬溶解在盛裝的液態(tài)金屬中，物質(zhì)形態(tài)發(fā)生了變化，從而出現(xiàn)了腐蝕的現(xiàn)象。例如，長時間盛放液態(tài)鋅的鐵制內(nèi)膜壓力容器，由于內(nèi)部固態(tài)金屬長時間與液態(tài)鋅接觸而發(fā)生物理腐蝕。此類腐蝕比較常見，是壓力容器腐蝕主要類型之一。

1.3 電化學(xué)反應(yīng)腐蝕

電化學(xué)反應(yīng)腐蝕的原理是壓力容器中盛裝的電解質(zhì)溶液或空氣中的水分子覆蓋在壓力容器的金屬面，構(gòu)成了電解質(zhì)，而壓力容器表面的固態(tài)金屬則構(gòu)成了正負(fù)極，形成了原電池，從而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。這是一種濕腐蝕，一般發(fā)生在液體環(huán)境中，例如，鋼制的壓力容器在潮濕的環(huán)境中易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)殇撝胁粌H含有鐵，還含有其他物質(zhì)。在潮濕環(huán)境中，鋼中的鐵與鋼中的其他物質(zhì)及空氣中的H2O形成了原電池，因此發(fā)生腐蝕反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)腐蝕會產(chǎn)生大量陰陽離子，形成陰陽電流，在正負(fù)極離子的移動過程中，可能會對容器表層固體金屬進(jìn)行轉(zhuǎn)移，形成干腐蝕。電化學(xué)腐蝕也是壓力容器常見的腐蝕之一。

1.4 化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是指壓力容器中盛裝的干燥性氣態(tài)化學(xué)氧化試劑或非電解質(zhì)溶液進(jìn)過長時間的放置后，直接與其金屬表層發(fā)生氧化還原反應(yīng)而造成的腐蝕破壞。這種反應(yīng)也被稱作干腐蝕，需要滿足特定的反應(yīng)條件才會發(fā)生。這種腐蝕的產(chǎn)生是由于盛放的氧化劑與金屬表層的分子或原子之間發(fā)生了電子交換，使試劑中的金屬原子還原被置換出來，金屬表層被氧化，不僅設(shè)備被腐蝕，還生成了金屬沉淀物，附在壓力容器內(nèi)部表層上，阻礙容器設(shè)備的正常運(yùn)行，影響生產(chǎn)效率。

2 防治壓力容器腐蝕的策略

2.1 注重并結(jié)合實(shí)際選擇材料

化工壓力容器材料選擇過程能從根源處減少容器的腐蝕，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況及相關(guān)要求來對化工壓力容器的材料進(jìn)行選擇。首先，在考慮材料防腐蝕性能的同時，也應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]材料的耐高溫、耐高壓等性能，從而抑制物理腐蝕的發(fā)生概率；其次，根據(jù)實(shí)際石油化工生產(chǎn)環(huán)境及長須盛裝的溶劑種類來進(jìn)行材料選擇，例如，盛放溶劑為還原性較強(qiáng)的溶劑或在較潮濕環(huán)境中應(yīng)盡量避免使用鐵質(zhì)壓力容器；最后，應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來選擇材料，要注意材料的結(jié)構(gòu)，不可使用晶間空隙大的材料，以免發(fā)生滲透造成腐蝕。一般主要使用碳鋼為鑄造壓力容器的材料，也可使用銅或鈦?zhàn)鳛椴牧稀?/p>

2.2 科學(xué)應(yīng)用緩腐蝕劑

緩蝕劑有吸附膜類型的緩蝕劑、氧化膜類型的緩蝕劑、沉淀膜類型的緩蝕劑幾種類型。吸附膜類型的緩蝕劑能優(yōu)化壓力容器表層金屬材料抗腐蝕性能，是一種有機(jī)溶劑；氧化膜類型的緩蝕劑本身就是一種氧化劑，可以與試劑中的還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，置換出的物質(zhì)會附在內(nèi)部形成一層保護(hù)膜，減少腐蝕反應(yīng)；沉淀膜類型緩蝕劑會在壓力容器內(nèi)部形成一層沉淀保護(hù)膜，阻礙還原性物質(zhì)與金屬表層直接接觸，提升壓力容器防腐能力。

2.3 加強(qiáng)焊接質(zhì)量控制

（1）焊接工藝的控制在壓力容器的制造過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照其設(shè)計圖紙進(jìn)行監(jiān)造。在壓力容器的焊接過程中，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工圖要求進(jìn)行焊接工藝卡制定。在焊接工作開展之前，首先進(jìn)行與容器相同材質(zhì)的預(yù)焊工作（如殼體進(jìn)行焊前預(yù)熱、焊條烘干及保溫），制定焊接曲線。在焊接的過程中要嚴(yán)格按照焊接工藝評定卡和焊接工藝文件要求執(zhí)行。（2）焊接過程中的熱處理控制壓力容器焊接前/后的熱處理工藝非常關(guān)鍵。因?yàn)樵谝恍┨厥鈽?gòu)造的壓力容器，在焊接的過程中內(nèi)部可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力，一旦殘余應(yīng)力失控，就會給整個壓力容器留下安全隱患。如果在焊接過程中進(jìn)行有效的熱處理，能夠消除設(shè)備內(nèi)部殘余應(yīng)力，確保壓力容器內(nèi)應(yīng)力在可控范圍內(nèi)。（3）焊接工藝檢驗(yàn)、驗(yàn)收壓力容器的拼接組焊后，需要對所有焊縫（縱焊縫、環(huán)焊縫）質(zhì)量進(jìn)行無損探傷檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)在達(dá)到國標(biāo)前提下滿足施工圖技術(shù)設(shè)計要求。焊接需要有焊接資質(zhì)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員施焊，焊接工程師及相關(guān)人員對結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)收。

2.4 注重壓力容器的日常維護(hù)與管理

以上所提到的每一種應(yīng)對壓力容器腐蝕的策略都有一定的適用范圍，從整體上講，應(yīng)該以經(jīng)濟(jì)性、所產(chǎn)生的社會效益防腐蝕的效果、以及難易程度作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行綜合評價與分析。除了對壓力容器進(jìn)行防腐蝕外，日常的管理與維護(hù)也是必不可少的。如可以每日做檢查記錄，定期抽查，加強(qiáng)日常管理監(jiān)督，及時更換修理壓力容器，盡量降低由腐蝕造成的作業(yè)事故。此外，還可以制定合理規(guī)范的獎懲條例，激發(fā)員工規(guī)范維護(hù)壓力容器的積極性。

結(jié)束語

綜上所述，化工壓力容器的腐蝕對石油化工生產(chǎn)的安全性起重要影響，腐蝕反應(yīng)對容器損害極大，從而影響石油化工生產(chǎn)的正常進(jìn)行，所以相關(guān)人員必需要引起重視，在正常生產(chǎn)時應(yīng)該定期進(jìn)行檢測，例如定期進(jìn)行測厚，對測厚數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并采取相應(yīng)防腐蝕手段，保證壓力容器安全正常的運(yùn)行，為生產(chǎn)裝置的運(yùn)行保駕護(hù)航。

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