化工壓力容器腐蝕原因及防腐策略

王玉亮

摘 要：在開展相關(guān)化工生產(chǎn)工作時(shí)，壓力容器設(shè)備有著舉足輕重的地位。當(dāng)壓力容器發(fā)生腐蝕時(shí)，與之相關(guān)的化工反應(yīng)也會(huì)受到影響，并且腐蝕了的壓力容器會(huì)引起很大的安全隱患。本篇文章通過介紹化工壓力容器腐蝕類型，以及影響其腐蝕速率的重要因素，積極提出相應(yīng)的防腐策略，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供參考意見，確保化工壓力容器的安全性。

關(guān)鍵詞：化工壓力容器;腐蝕原因;防腐策略

1 化工壓力容器的腐蝕類型

1.1 物理腐蝕

對(duì)于由各種金屬材料制成的容器來說，在某些外界環(huán)境的影響下，長期存放不當(dāng)可能會(huì)發(fā)生物理溶解現(xiàn)象。在這種情況下容器產(chǎn)生損壞現(xiàn)象，被稱作為物理腐蝕。例如，在鋼制容器中放入熔融金屬，久而久之，二者之間便會(huì)發(fā)生物理變化，熔融金屬會(huì)對(duì)容器產(chǎn)生一定的溶解作用。隨著時(shí)間的增長，溶解現(xiàn)象變得越來越明顯，進(jìn)而造成嚴(yán)重的物理腐蝕。

1.2 化學(xué)腐蝕

如果容器的表面是金屬材質(zhì)的，在其中放入化學(xué)物質(zhì)時(shí)，二者接觸便會(huì)產(chǎn)生直接的化學(xué)反應(yīng)，原材料的材質(zhì)隨之發(fā)生了改變，進(jìn)而導(dǎo)致容器遭到損壞，這便是化學(xué)腐蝕。通常是干燥氣體以及一些非電解質(zhì)溶液，最容易誘導(dǎo)化學(xué)腐蝕發(fā)生。當(dāng)容器與其中盛放的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生腐蝕時(shí)，金屬原子展開電子交換的對(duì)象通常是氧化劑，在這樣條件下，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生電流。

1.3 電化學(xué)腐蝕

對(duì)于化工壓力容器來說，造成其腐蝕的最主要因素就是發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。這種反應(yīng)的腐蝕程度相較于物理腐蝕和化學(xué)腐蝕來說都更加強(qiáng)烈。在開展相關(guān)化工生產(chǎn)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液隨處可見。這對(duì)于發(fā)生電解質(zhì)反應(yīng)來說，提供了良好的反應(yīng)環(huán)境。從電化學(xué)的機(jī)理方面來看，電化學(xué)腐蝕是在陰極和陽極的基礎(chǔ)上，在二者之間構(gòu)成電流回流形成的。電化學(xué)腐蝕時(shí)，金屬離子做陽極，其失去電子進(jìn)而以離子的形態(tài)，進(jìn)入到電解質(zhì)溶液中。氧化劑作為該反應(yīng)中的陰極，其主要任務(wù)捕捉金屬中剩余的電子。電化學(xué)腐蝕不僅是單一的電化學(xué)過程，同時(shí)，也可應(yīng)用到其他作用中，形成更為復(fù)雜的反應(yīng)過程。

2 化工壓力容器腐蝕產(chǎn)生的原因

2.1 壓力容器本身的特點(diǎn)

化工壓力容器腐蝕程度主要是由其材料特性決定的，容器所用材料的化學(xué)性質(zhì)是否穩(wěn)定，以及其雜質(zhì)含量的多少對(duì)于反應(yīng)速率有著重大影響。如果材料中夾雜一些惰性物質(zhì)，其腐蝕速率就會(huì)明顯增加。其次，影響其腐蝕速率的還有金屬材料的表面晶型，以及其氧化狀態(tài)。晶間腐蝕通常出現(xiàn)在粗糙的晶體材料上，而在其表面覆蓋一層氧化膜，就可以提高其耐腐蝕性。例如，不銹鋼材質(zhì)的容器，在發(fā)生腐蝕的情況下，其焊縫金屬會(huì)導(dǎo)致晶間腐蝕現(xiàn)象。腐蝕沿著晶粒之間的間隔，不斷延伸到金屬的內(nèi)部，進(jìn)而材料的耐腐蝕性能幾乎完全消失。在制造容器的過程中，對(duì)材料進(jìn)行煅燒，冷卻等操作步驟，金屬會(huì)產(chǎn)生一定的形變，隨之伴隨著較強(qiáng)的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力對(duì)于金屬來說也是起到加劇腐蝕作用的。除此之外，合金元素也會(huì)對(duì)于容器的腐蝕程度有著一定的影響，種類和含量有著較大差異的合金元素，對(duì)于腐蝕的敏感性也不同。

2.2 生產(chǎn)現(xiàn)場的因素

在化工壓力容器的生產(chǎn)過程中，通常會(huì)接觸到酸、堿、鹽等一些具有腐蝕性的物質(zhì)，這一類物質(zhì)非常容易造成壓力容器的腐蝕現(xiàn)象。雖然金屬容器具有一定的抵抗能力，能夠抑制介質(zhì)的腐蝕，但是當(dāng)相應(yīng)的介質(zhì)濃度很大時(shí)，便會(huì)超過容器材料的忍受極限，這樣就會(huì)對(duì)容器造成嚴(yán)重的腐蝕。根據(jù)研究表明，介質(zhì)溫度的提高，能夠有效加強(qiáng)介質(zhì)之間的對(duì)流現(xiàn)象，導(dǎo)致介質(zhì)的電阻不斷降低，這對(duì)于發(fā)生電化學(xué)腐蝕來說是有利的前提條件。同時(shí)，過大的壓力也會(huì)對(duì)數(shù)的腐蝕起到推動(dòng)作用，當(dāng)壓力不斷增大時(shí)，氣體在戒指中的溶解度也會(huì)隨之升高，這樣一來相關(guān)電化學(xué)反應(yīng)速率加快。

3 化工壓力容器的防腐策略

3.1 選擇合適的主體材料

在對(duì)化工壓力容器展開設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求選用更為合理的材料。在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)該盡量做到減小應(yīng)力集中。對(duì)于容器成品來說，其金屬材料的表面不應(yīng)該存在著缺口或裂縫，以達(dá)到降低腐蝕速率的目的。其次，設(shè)計(jì)理念還應(yīng)當(dāng)與容器的具體用途、與實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行結(jié)合。在壓力容器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該以相關(guān)文獻(xiàn)為主要選材依據(jù)，按照其原則嚴(yán)格執(zhí)行。除此之外，還應(yīng)該一些注意力放在介質(zhì)對(duì)于主體材料的影響作用上。

3.2 選擇合理的環(huán)腐蝕劑

緩蝕劑具有良好的抗腐蝕作用，其能有效地減緩容器的腐蝕現(xiàn)象，它是由一種或者是一組特殊的化學(xué)物質(zhì)組成的。當(dāng)金屬材料的表面被少量的緩釋劑覆蓋后，其金屬材料的力學(xué)性就會(huì)有很好的保障。將一些特殊定制的緩蝕劑，添加在盛放某些戒指的化工壓力容器中，其腐蝕速度甚至可以降低至零。因此，在化工壓力容器防腐方面，添加相應(yīng)的緩釋劑是一種非常理想的選擇，屬于十分經(jīng)濟(jì)的金屬防腐技術(shù)。緩蝕劑在金屬與介質(zhì)之間起到相應(yīng)的作用，可以有效阻止發(fā)生電化學(xué)腐蝕。由于緩蝕劑覆蓋在了金屬的表面，那么構(gòu)成電化學(xué)的陰極和陽極之間便會(huì)受到阻礙，這樣金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的速率便會(huì)有所減緩。除此之外，還有氧化膜，沉淀膜以及吸附膜等不同類型，都能夠達(dá)到有效抑制壓力容器腐蝕的速率。在這種情況下，金屬很難發(fā)生離子化，進(jìn)而減緩了金屬的腐蝕現(xiàn)象?；蛘?，在金屬表面形成沉淀，其通常與緩釋劑分子，或者腐蝕介質(zhì)中的金屬離子產(chǎn)生相互作用，覆蓋在陰極表面，使金屬和介質(zhì)之間的離子交換作用很難開展下去，進(jìn)而改變其表面的性質(zhì)，達(dá)到抑制金屬腐蝕的效果。

3.3 改善焊接質(zhì)量

對(duì)于金屬材料來說，其焊接部位如果存在一定的殘余應(yīng)力，便會(huì)在很大程度上導(dǎo)致腐蝕斷裂。想要有效地消除金屬材料中存在的殘余應(yīng)力，可以將焊接質(zhì)量不斷提高，通過對(duì)焊縫區(qū)域的金相組織進(jìn)行改善，不斷提高其耐腐蝕性。到目前為止，在對(duì)不銹鋼材料展開焊接工作的過程當(dāng)中，電弧焊以及氬弧焊工藝被廣泛應(yīng)用于其中。但是不管應(yīng)用于哪一種工藝，都必須以結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范的重要準(zhǔn)則為前提依據(jù)。在開展相關(guān)焊接工作時(shí)，對(duì)其使用的焊條等焊接材料要適當(dāng)選擇，并且焊接材料還都必須通過質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的檢測要求。對(duì)壓力容器進(jìn)行焊接之前，要對(duì)所操作的金屬材料有著充分的了解。在其淬硬性、焊縫厚度等方面，充分考慮其特性，并且做好預(yù)熱工作。在焊接工作完成后，還要及時(shí)開展相應(yīng)的熱處理。除此之外，應(yīng)該注重對(duì)相關(guān)材料展開晶間腐蝕測試，這樣便可以有效避免化工壓力容器不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4 做好壓力容器管理維護(hù)

在開展化工壓力容器制作的過程中，需嚴(yán)格按照壓力容器的各項(xiàng)使用規(guī)定卻執(zhí)行操作。對(duì)于容器的腐蝕情況要做到及時(shí)掌握了解，一旦發(fā)生化工壓力容器發(fā)生腐蝕，或者其自身有著一定缺陷時(shí)，應(yīng)盡快制定出相應(yīng)的補(bǔ)救措施，防止其進(jìn)一步腐蝕擴(kuò)散，保證相關(guān)設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)下去。相關(guān)工作人員要深入的研究和分析各個(gè)腐蝕設(shè)備，對(duì)于其發(fā)生腐蝕的原因徹查清楚，并積極制定有關(guān)防御措施，避免該類造成腐蝕的原因重復(fù)出現(xiàn)，從而降低腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率。

4 結(jié)束語

對(duì)于化工壓力容器來說，其腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生為化工生產(chǎn)工作帶來了重大的安全危害。因此，加強(qiáng)對(duì)容器腐蝕的重視刻不容緩。本篇文章通過分析化工壓力容器腐蝕影響的因素，對(duì)于該設(shè)備的工作環(huán)境以及腐蝕規(guī)律進(jìn)行深入了解，制定了一定的防腐策略。旨在能夠抑制其腐蝕速率不斷減慢，進(jìn)而達(dá)到使容器壽命延長的目的，確?；どa(chǎn)相關(guān)工作能夠更加安全更加穩(wěn)定的運(yùn)行下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉超鋒，陸立穎，劉建秀，劉應(yīng)凡，戚俊清，劉亞莉，許培援.金屬壓力容器腐蝕裕量的內(nèi)涵[J].鑄造技術(shù)，2013（07）.

[2]沈書乾，郭福平，李海三，齊洪洋，李程.化工壓力容器腐蝕影響因素及防腐策略[J].石油化工設(shè)備，2017（02）.

[3]張英豪，于清河，杜立建，鄒長錄.壓力容器的選用及檢驗(yàn)實(shí)例分析[J].煉油與化工，2018（02）.

[4]李曉光.淺析化工設(shè)備壓力容器破壞原因及預(yù)防措施[J].節(jié)能，2019（07）.

[5]王毅.壓力容器定期檢驗(yàn)局部腐蝕凹坑的安全狀況等級(jí)評(píng)定[J].中國設(shè)備工程，2019（14）.