壓力容器在化工生產(chǎn)過程中的防護處理探討

高警東 任偉強

【摘 要】壓力容器是一種含有氣體或液體的密閉設(shè)備，能夠承受一定的壓力，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。但壓力容器在實際使用過程中，經(jīng)常處在一個特殊的環(huán)境，會受到介質(zhì)、溫度、壓力等方面的影響，造成壓力容器發(fā)生全面腐蝕、氫損傷、品間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞等不同類的金屬腐蝕。金屬腐蝕會造成壓力容器的失效、損壞，如果沒有及時采取科學(xué)有效的規(guī)避辦法與解決措施，不但會影響對壓力容器的正常使用，而且對運行形成不利影響，甚至還會引發(fā)意外爆炸情況發(fā)生，對人生財產(chǎn)造成損失。所以采取積極有效的應(yīng)對補救措施，可以避免壓力容器設(shè)備的持續(xù)腐蝕，增強設(shè)備應(yīng)用壽命，從而使得壓力容器處在一個持續(xù)穩(wěn)定的環(huán)境中安全運轉(zhuǎn)。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；化工生產(chǎn)；防護處理

1壓力容器腐蝕的幾種類型

1.1應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指在一定的環(huán)境條件下，金屬結(jié)構(gòu)、應(yīng)力和介質(zhì)共同作用產(chǎn)生的拉應(yīng)力引起的延遲裂紋。應(yīng)力腐蝕開裂沒有任何癥狀，一旦形成裂紋，腐蝕發(fā)生得非?？?，損傷嚴(yán)重。當(dāng)前，對應(yīng)力腐蝕檢測比較困難，應(yīng)力腐蝕破壞可以出現(xiàn)在各個環(huán)節(jié)，可以在設(shè)備使用和生產(chǎn)運行過程中，也可以在在設(shè)備使用以前，甚至是在設(shè)備加工、成型、制造時就可能出現(xiàn)腐蝕。造成壓力容器出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕的原因有多種，有材料選擇的不當(dāng)，也有制造加工工藝不高，使得質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，也有焊接殘余應(yīng)力的存在，也有壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計不符合標(biāo)準(zhǔn)，以及防腐措施做的不到位等問題。

1.2物理腐蝕

物理腐蝕是指壓力容器由于金屬的簡單物理溶解而受到破壞。物理腐蝕是由物理溶蝕引起的全面腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫損傷等問題。例如，盛放熔融鋅的鋼容器造成的腐蝕，就是因為鐵被液態(tài)鋅所溶勞等孔蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕和腐蝕疲方面的金屬腐蝕。物理腐蝕危害同樣也很大，會造成壓力容器的失效。

1.3化學(xué)腐蝕

腐蝕又稱干腐蝕，主要是指壓力容器的金屬外觀和非電解質(zhì)純化學(xué)反應(yīng)造成的不無電流的損傷?；瘜W(xué)反應(yīng)是金屬原子和非電解氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物的形成?；瘜W(xué)腐蝕常發(fā)生在干燥氣體地方或非電解質(zhì)溶液中。

1.4電化學(xué)腐蝕

該腐蝕又叫做濕腐蝕，這與干腐蝕是有區(qū)別的，主要是指金屬外觀和電解質(zhì)溶液產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，以導(dǎo)致其損壞，化學(xué)反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕的形成過程是在包含最少有一個陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，并以流過壓力容器金屬里面的電子流與介質(zhì)里面的離子流形成回路。陽極反應(yīng)是金屬表面失去電子變成離子狀態(tài)進到溶液中，是一個氧化過程。陰極反應(yīng)是金屬內(nèi)的剩下電子在金屬外面和溶液界面為氧化劑并吸收，并以流過金屬中的電子離子流與各種介質(zhì)中的離子流形成回路，這是一個還原的過程。電化學(xué)腐蝕是壓力容器腐蝕中最為多見的現(xiàn)象，這類反應(yīng)可以是單一的化學(xué)反應(yīng)，也可以是電化學(xué)作用和機械、生物作用共同進行的多變過程。

2化工生產(chǎn)中的壓力容器防腐處理辦法

化工生產(chǎn)中，壓力容器的腐蝕會受到材料本身特性和環(huán)境的影響，首先是金屬本身的材料，合金的腐蝕速度和合金含量有緊密的關(guān)系，同時金屬表面越粗糙，越易腐蝕。在加工過程中，壓力容器會受到?jīng)_壓、煅燒和焊接等變形，會有內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，內(nèi)應(yīng)力就會加速腐蝕。其次是周圍環(huán)境的影響，在化工生產(chǎn)過程中，周圍存在酸、堿、鹽、水、氧等腐蝕性的介質(zhì)，這就需要壓力容器的使用過程中需要控制好介質(zhì)的類型、化學(xué)成分、pH值、酸堿濃度與含氧量等。

2.1做好壓力容器材料選擇

為了避免或者減小金屬的腐蝕，需要根據(jù)壓力容器的用途和自身所處的環(huán)境特點，包括介質(zhì)、溫度與壓力狀況選擇材料。在壓力容器的制作過程中為了提高耐蝕性，可以選擇在金屬中添加合金元素或者各類材料構(gòu)建成的耐蝕合金。如在鋼中加入鎳制，這樣可以增加壓力容器耐防腐效果。在選材過程中，我們還需要考慮介質(zhì)的易燃情況和毒性狀況，這決定了使用的安全性。

2.2加強焊接的工藝水平

焊接工藝的好壞，對焊機質(zhì)量有著非常大的影響，因此要嚴(yán)格根據(jù)規(guī)程的規(guī)定選擇適合的焊接材料與焊接工藝，同時要選擇考試合格的專業(yè)電焊工進行施工。如使用不銹鋼材料時，可以采用電弧焊或氬弧焊。焊接中，通常會出現(xiàn)殘余應(yīng)力，為了弱化或者避免焊接縫的剩余應(yīng)力，杜絕裂紋的出現(xiàn)，增強焊縫的熱影響點的金相組織和效能，需要進行綜合性的考慮，包括鋼材的淬硬性、焊接厚薄、應(yīng)用的環(huán)境情況等要素。焊接過程中，首先要進行焊接預(yù)熱，焊接好后，要做好穩(wěn)定化熱處理，并檢查外觀完整性，其次還要根據(jù)設(shè)計施工圖紙的要求標(biāo)準(zhǔn)，做好超聲波探傷射線探傷，晶間腐蝕試驗等工序。

2.3緩蝕劑的運用

緩蝕劑是一種以適宜的濃度與方式在介質(zhì)中存在，可以避免或降低腐蝕的化學(xué)物質(zhì)以及幾類化學(xué)性質(zhì)的混合物，是一種在金屬外面發(fā)揮著防護效果的物質(zhì)。緩蝕劑用量很小，通常是從千萬分之幾到千分之幾，只有少部分用量達(dá)百分之幾，但是經(jīng)濟效益、效果顯著，已經(jīng)是壓力容器防腐蝕最好方式之一。在具體的應(yīng)用過程中，通常是加入微量或少量緩蝕劑，效果就非常明顯，可以明顯降低金屬材料的腐蝕速度，還能確保金屬材料本身的物理機械性不受到影響。

2.4襯里防護的應(yīng)用

襯里防護應(yīng)用的條件是非?？量痰?，針對一些壓力容器里面介質(zhì)的腐蝕性大，又缺乏具有耐蝕金屬材料，或者是耐腐蝕的材料有很貴，就可以采用襯里技術(shù)處理。當(dāng)前，壓力容器中采用的襯里，主要包括不銹鋼、聚四氟乙烯、鈦、玻璃鋼、橡膠和搪玻璃等。具體要選擇那種方式，需要根據(jù)壓力容器里面的介質(zhì)特點、運轉(zhuǎn)壓力和運轉(zhuǎn)溫度等狀況選擇，如，壓力和溫度較高的場合，選擇襯不銹鋼、襯鈦?？墒沁x擇該方式成本高，施工比較難。

2.5防腐涂料的應(yīng)用

防腐涂料是油漆涂料里面不開或缺的一種涂料，由合成樹脂、橡膠、植物油和漿液溶劑等構(gòu)成，能在苛刻環(huán)境條件下應(yīng)用，有著非常長效防腐壽命，因此得到了非常廣泛的使用。防腐涂料是采取涂抹在金屬的表面，干后可以形成一層薄的多孔膜。雖然沒有將金屬和腐蝕介質(zhì)全部分隔開，可是大大的增強了阻隔介質(zhì)通過微孔的擴散力與溶液電阻力，明顯減小了腐蝕電流，防腐效果十分明顯。

2.6增強日常的管理維護

針對壓力容器的防腐工作，我們一方面要加強對腐蝕的處理技術(shù)，另一方面，我們還需要做好日常的管理維護。對于化工企業(yè)而言，首先要根據(jù)壓力容器使用法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，定期進行壓力容器的檢查、取樣，了解壓力容器里面運轉(zhuǎn)的腐蝕情況，如果出現(xiàn)腐蝕問題，需要及時采取補救辦法，避免壓力容器繼續(xù)腐蝕，確保設(shè)備的正常運行。

3結(jié)語

壓力容器常處在一個特殊的環(huán)境，會受到介質(zhì)、溫度、壓力等方面的影響，造成壓力容器發(fā)生腐蝕，采取積極有效的應(yīng)對補救措施，可以避免壓力容器設(shè)備的持續(xù)腐蝕，增強設(shè)備應(yīng)用壽命，從而使得壓力容器處在一個持續(xù)穩(wěn)定的環(huán)境中安全運轉(zhuǎn)。

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（作者單位：寬城升華壓力容器制造有限責(zé)任公司）