壓力容器的腐蝕與防腐蝕措施

王 斌

（江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司，江蘇 南京210048）

在制作壓力容器時(shí)，一般應(yīng)用到的材料為金屬制材料，這是由于石油化工行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)需要接觸大量化學(xué)物質(zhì)，例如二氧化碳、二氧化硫等，這些物質(zhì)都具備一定的有害腐蝕性，或在潮濕、高溫環(huán)境下極容易發(fā)生各類化學(xué)物理綜合性反應(yīng)，從而引發(fā)壓力容器腐蝕。同時(shí)，金屬材料長(zhǎng)期處于這種作業(yè)環(huán)境中，也非常容易發(fā)生破損斷裂。本文從壓力容器的腐蝕類型和防腐蝕措施兩方面做了深入探討，對(duì)保證相關(guān)作業(yè)效益有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 壓力容器的腐蝕類型分析

1.1 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因：壓力容器表面金屬材質(zhì)與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使得壓力容器表面金屬遭到腐蝕破壞。文章主要分析電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理情況，一般情況下，壓力容器金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕分為陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)兩種。其中，陰極反應(yīng)為壓力容器較常見的還原化學(xué)反應(yīng)，是一種氧化劑將金屬表面與溶液中電子吸收的過(guò)程。而陽(yáng)極反應(yīng)是一種氧化反應(yīng)，當(dāng)壓力容器金屬丟失電子后，與電解溶液發(fā)生氧化的過(guò)程。需要注意的是，一般壓力容器的電化學(xué)腐蝕往往會(huì)伴隨著化學(xué)腐蝕和物理腐蝕的發(fā)生。

1.2 物理腐蝕

物理腐蝕簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是物理溶解腐蝕，主要指壓力容器中長(zhǎng)期儲(chǔ)存的液態(tài)原料發(fā)生物理溶解。這種單純的物理溶解與電化學(xué)反應(yīng)最大的區(qū)別就是，腐蝕過(guò)程金屬和溶液沒有發(fā)生任何結(jié)構(gòu)、化學(xué)變化，只是單純金屬剝蝕或溶解。一般在常溫環(huán)境下，壓力容器大部分金屬材質(zhì)并不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，除少數(shù)化學(xué)性能活潑的金屬。但是，在高溫高壓狀態(tài)下，熔點(diǎn)較高的金屬仍保持固態(tài)，而熔點(diǎn)低的金屬則物化為液態(tài)，液態(tài)金屬不僅會(huì)溶解固態(tài)金屬，甚至還會(huì)對(duì)壓力容器的金屬鐵壁造成一定的腐蝕。

1.3 化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕往往發(fā)生在非電解質(zhì)溶液和干燥氣體中，主要是壓力容器中金屬表面與非電解質(zhì)發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，俗稱干腐蝕。在純化學(xué)反應(yīng)中，壓力容器金屬表面與非電解質(zhì)一般表現(xiàn)為氧化還原反應(yīng)，例如金屬原子與氧化劑之間發(fā)生的電子交換現(xiàn)象，引發(fā)腐蝕。

1.4 應(yīng)力作用腐蝕

壓力容器中經(jīng)常儲(chǔ)備的化工、石油原料在攪拌、反應(yīng)作用影響下，一直處于不斷流動(dòng)、翻轉(zhuǎn)過(guò)程中。這種情況下，原料中各個(gè)化學(xué)物質(zhì)融合在一起，從而持續(xù)性對(duì)壓力容器內(nèi)壁產(chǎn)生沖刷作用，例如粘拉和擠壓內(nèi)壁等，這種現(xiàn)象被稱為盈利作用，則產(chǎn)生的腐蝕為應(yīng)力作用腐蝕。應(yīng)力作用腐蝕不會(huì)明顯對(duì)壓力容器外觀產(chǎn)生變化，但其發(fā)展破壞速度非?？?，在加上難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此造成的不良后果相對(duì)嚴(yán)重。

2 壓力容器防腐蝕的有效防護(hù)措施

2.1 科學(xué)選擇金屬材料

壓力容器自身金屬材質(zhì)也是引發(fā)腐蝕的主要因素，因此，為了從根本上避免腐蝕問題出現(xiàn)，就需要在制作壓力容器過(guò)程中注意材料的管理和控制。例如，可以采取多種金屬組合材料，提高壓力容器的質(zhì)量性能，或者在制作壓力容器時(shí)應(yīng)用合金元素，這也能有效提高其耐腐蝕性。此外，還可以適當(dāng)添加鎳材料制作壓力容器，從而增強(qiáng)壓力容器表面抗腐蝕性。在選擇其他材料制作壓力容器時(shí)，還要詳細(xì)計(jì)算并精確介質(zhì)易燃和腐蝕度，其中容器的主體材料要按照平時(shí)工作溫度、工作壓力來(lái)選擇，還要著重關(guān)注壓力容器內(nèi)部介質(zhì)與材料之間的影響關(guān)系。

2.2 合理運(yùn)用緩腐蝕劑

作為一種化學(xué)藥物，緩腐蝕劑能在一定程度上降低腐蝕嚴(yán)重性。將緩腐蝕劑應(yīng)用到壓力容器中，不僅能降低腐蝕時(shí)間，還可以增加壓力容器使用壽命，保障后續(xù)相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)的安全操作。需要注意的是，使用緩腐蝕劑時(shí)要控制好劑量，若劑量過(guò)量，就會(huì)加快壓力容器腐蝕，從而影響化工原料質(zhì)量。

2.3 電化學(xué)保護(hù)方法

（1）犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。犧牲陽(yáng)極保護(hù)方法主要借助壓力容器中的合金和金屬，以上介質(zhì)的電極電勢(shì)低于被保護(hù)電極，一般稱為陽(yáng)極。將這種金屬介質(zhì)用于容器金屬表面，從而形成腐蝕電極，使被保護(hù)的金屬變?yōu)殛帢O，并受到保護(hù)。

（2）外加電流法。外加電流法是一種將被保護(hù)金屬和另一附加電極作為電池兩級(jí)，被保護(hù)金屬為陰極，并受到外加直流電影響成為陰極，受到保護(hù)。這種方法常用在土壤、河水金屬設(shè)施防腐蝕中。

2.4 確保焊接質(zhì)量

在對(duì)壓力容器進(jìn)行焊接時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步保障容器焊接質(zhì)量，降低裂紋產(chǎn)生率，也能有效改善腐蝕現(xiàn)象。在對(duì)壓力容器做焊接工作時(shí)，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守焊接規(guī)范進(jìn)行，并選擇合適的材料、焊條、工藝方法，管理人員在每道工序中加強(qiáng)質(zhì)量控制，從而確保焊接質(zhì)量。在投入應(yīng)用前，也需要對(duì)壓力容器做好質(zhì)量檢測(cè)，合格后才可以投入使用。此外，還可以依據(jù)壓力容器不同材質(zhì)性能做好熱處理，以此強(qiáng)化容器穩(wěn)定性。

2.5 金屬表面覆蓋層保護(hù)

使用金屬或非金屬材料覆蓋在壓力容器表面，并在使用環(huán)境中具有耐蝕性，從而提高使用壽命。非金屬覆蓋層包括涂層、襯里；金屬覆層包括電鍍、噴涂、化學(xué)鍍、滲透等。

2.6 加強(qiáng)壓力容器日常維護(hù)

上述提高的防腐蝕措施對(duì)一般性壓力容器腐蝕有著針對(duì)性防控作用，若要從整體上提高壓力容器防腐蝕效果，保證其經(jīng)濟(jì)效益，除了要對(duì)壓力容器做好防腐蝕外，日常的維護(hù)和管理也非常重要。例如，相關(guān)管理人員應(yīng)每日做好壓力容器的綜合評(píng)價(jià)分析，并依據(jù)相關(guān)檢查記錄進(jìn)行針對(duì)性維護(hù)管理。同時(shí)，定期更換和修整壓力容器，盡可能減少腐蝕問題導(dǎo)致的生產(chǎn)作業(yè)事故。相關(guān)企業(yè)還可以制定嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度，并培養(yǎng)員工和操作人員壓力容器使用和管理能力，從而激發(fā)其維護(hù)積極性。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，壓力容器在應(yīng)用時(shí)必須重視防腐蝕措施，并通過(guò)深入分析常見腐蝕問題，提出針對(duì)性解決辦法，從而提高壓力容器安全性能，保障相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)的健康發(fā)展。