化工壓力容器腐蝕影響因素探討

李 慧,張文杰

(惠生工程(中國(guó))有限公司 河南化工設(shè)計(jì)院分公司,河南 鄭州 450018)

對(duì)于化工生產(chǎn)而言,壓力容器是一種基礎(chǔ)性的設(shè)備,在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用非常廣泛。同時(shí),在壓力容器應(yīng)用的過程中,受到周邊環(huán)境的影響,容易出現(xiàn)腐蝕問題,不僅導(dǎo)致壓力容器的性能受到影響,安全性下降;同時(shí)也導(dǎo)致壓力容器的使用壽命大大縮短,這對(duì)于化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行非常不利的。深入研究化工生產(chǎn)中壓力容器腐蝕的影響因素,并采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施,對(duì)于化工生產(chǎn)意義重大,同時(shí)也是保證化工安全生產(chǎn)的重要舉措。

1 化工壓力容器腐蝕常見類型

1.1 物理腐蝕

化工生產(chǎn)中應(yīng)用到的壓力容器材料中含有金屬成分,這些金屬成分會(huì)發(fā)生溶解,導(dǎo)致壓力容器腐蝕。比如,壓力容器的材料是鋼材料,在實(shí)際使用過程中,其中存放的一些材料會(huì)與鋼材料發(fā)生物理反應(yīng),導(dǎo)致鋼材料出現(xiàn)緩慢溶解,長(zhǎng)期下來就會(huì)導(dǎo)致物理腐蝕。

1.2 化學(xué)腐蝕

壓力容器表層一般會(huì)有部分金屬材料構(gòu)成,而化工生產(chǎn)中會(huì)涉及到眾多的化學(xué)物質(zhì),這些金屬材料和化學(xué)物質(zhì)發(fā)生接觸,一旦產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),就會(huì)引發(fā)化學(xué)腐蝕,進(jìn)而導(dǎo)致壓力容器損壞?；诨どa(chǎn)的特點(diǎn)來看,化學(xué)腐蝕一般都是因?yàn)槠渲械臍怏w較為干燥,或者由于化學(xué)生產(chǎn)的過程生成了一些非電解質(zhì)溶液,進(jìn)而導(dǎo)致金屬成分受到氧化劑的影響而發(fā)生氧化,這個(gè)過程中雖然不會(huì)產(chǎn)生電流,但是會(huì)導(dǎo)致化學(xué)腐蝕。

1.3 電化學(xué)腐蝕

比起物理腐蝕和化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕對(duì)壓力容器的影響更大,并且也是化工生產(chǎn)中導(dǎo)致壓力容器腐蝕的主要原因。這是因?yàn)樵诨どa(chǎn)的過程中,受到各種化學(xué)反應(yīng)的影響,容易生成一些電解質(zhì)溶液,這些電解質(zhì)溶液會(huì)在生產(chǎn)過程中形成回流,這就創(chuàng)造了一個(gè)電解質(zhì)的環(huán)境,容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕[1]。同時(shí)在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,包括非常復(fù)雜的原因,也可能會(huì)與機(jī)械或者生物等發(fā)生反應(yīng)。

2 化工壓力容器腐蝕影響因素分析

2.1 設(shè)備自身原因

化工生產(chǎn)中應(yīng)用到的壓力容器中包含容易被腐蝕的金屬材料,金屬材料是否容易被腐蝕,還受到金屬當(dāng)中合金數(shù)量的影響。因此,如果壓力容器中合金數(shù)量比較大,就會(huì)造成其中的雜質(zhì)比較多,這樣壓力容器腐蝕的速度也會(huì)更快。另外,如果壓力容器的表面沒有處理平整,或者存在坑洼,一些空氣中的物質(zhì)通過這些不平整的部位進(jìn)入到壓力容器中,也很容易導(dǎo)致腐蝕問題的發(fā)生。另外,壓力容器處于較為復(fù)雜的化工生產(chǎn)環(huán)境中,在實(shí)際使用中容易出現(xiàn)形變,也會(huì)導(dǎo)致腐蝕速度的加快。

2.2 外在環(huán)境影響

在化工生產(chǎn)過程中,壓力容器的使用范圍廣泛,且處于高溫高壓環(huán)境中。在壓力容器使用的過程中,內(nèi)部可能會(huì)留下一些具有腐蝕性的物質(zhì),這些物質(zhì)與壓力容器融合在一起,會(huì)導(dǎo)致容器發(fā)生腐蝕。另外,在高溫高壓的環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致腐蝕進(jìn)程加劇。

2.3 人為因素

人為因素主要是:①由于化工生產(chǎn)中壓力容器經(jīng)常會(huì)接觸到一些腐蝕性的物質(zhì),在實(shí)際生產(chǎn)的過程中,很多工作人員防腐工作不到位,或者被忽視,導(dǎo)致壓力容器在使用過程中發(fā)生腐蝕。②由于人員操作不當(dāng)而導(dǎo)致的腐蝕。

3 化工壓力容器防腐蝕措施

3.1 適當(dāng)使用緩蝕劑,減緩腐蝕速度

為了減少化工壓力容器的腐蝕,應(yīng)用緩蝕劑是一種非常有效的手段。金屬材料在受到外界或者內(nèi)部環(huán)境因素影響的情況下容易發(fā)生腐蝕,而緩蝕劑的工作原理是能夠干擾這種反應(yīng),從而延緩腐蝕的速度。同時(shí),針對(duì)物理腐蝕,可以采用成膜的方式來控制,比如氧化膜中含有一定的氧化劑,當(dāng)與金屬發(fā)生作用時(shí),會(huì)在金屬表面形成一層膜,起到保護(hù)的效果,進(jìn)而達(dá)到控制腐蝕的目的。吸附膜則是能夠吸附金屬表面上具有腐蝕性的介質(zhì),使得金屬表面的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。沉淀膜能夠覆蓋在金屬的表面,阻礙金屬表面與其他介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也能夠起到控制腐蝕的效果,在實(shí)際應(yīng)用中可以結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

3.2 優(yōu)化焊接的質(zhì)量,提升耐腐能力

化工生產(chǎn)中的壓力容器之所以會(huì)發(fā)生腐蝕,有很大的一方面原因在于在進(jìn)行焊接的過程中,在壓力容器中的一些部位會(huì)留下應(yīng)力,這些應(yīng)力在化工生產(chǎn)過程中會(huì)對(duì)壓力容器產(chǎn)生影響,進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕問題出現(xiàn)。針對(duì)這一問題,優(yōu)化焊接的質(zhì)量能夠有效消除殘余應(yīng)力,提升壓力容器的耐腐蝕能力。壓力容器在實(shí)際應(yīng)用中一般會(huì)采用不銹鋼材料進(jìn)行焊接,為了在根本上保證焊接的質(zhì)量,一方面要選擇質(zhì)量合格的產(chǎn)品;另一方面事前做好預(yù)防工作。在焊接完成后,還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn),確保壓力容器整體具有良好的耐腐蝕能力。

3.3 做好電化學(xué)防護(hù),合理預(yù)防腐蝕

電化學(xué)防護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)阻斷電化學(xué)反應(yīng)的目的,從而延緩腐蝕速度。在實(shí)際應(yīng)用中有兩種方式:①放棄陽極防護(hù)法,利用金屬的還原特性來達(dá)到減緩腐蝕的目的,適用于腐蝕性比較小的介質(zhì)中。②增加電流陰極防護(hù)法,即通過額外增加電流的方式,保護(hù)陰極來減緩腐蝕。增加電流陰極防護(hù)法適用范圍更大,在操作中必須要保證足夠的電流,保證氣壓足夠低,并保證持續(xù)性的供電。

3.4 應(yīng)用防腐蝕襯里,嚴(yán)選襯里材料

在化工生產(chǎn)過程中,難免會(huì)有一些腐蝕性比較強(qiáng)的物質(zhì),而金屬材料是容易被腐蝕的,一些應(yīng)對(duì)腐蝕的材料往往價(jià)格較高。因此,為了達(dá)到防腐的目的,又能夠節(jié)約成本,應(yīng)用防腐襯里是一種非常好的方式。在使用中確保襯里材料的選擇與相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)相符,同時(shí)也需要結(jié)合化工生產(chǎn)的實(shí)際需求,綜合各方面的因素進(jìn)行考慮。在化工生產(chǎn)壓力容器中比較常用的襯里材料有鈦、不銹鋼等金屬材料,這些材料能夠很好地應(yīng)對(duì)化工生產(chǎn)中的高溫和高壓環(huán)境,價(jià)格較昂貴,并且在實(shí)際應(yīng)用中,想要將其作為襯里也存在一定的技術(shù)難度。也有一些非金屬材料可以作為襯里材料,價(jià)格比較低廉,但是應(yīng)對(duì)高溫高壓的能力相對(duì)比較弱,因此應(yīng)用的范圍并不大。

3.5 做好日常的維護(hù),延長(zhǎng)使用壽命

做好日常維護(hù)是延緩腐蝕、延長(zhǎng)壓力使用壽命需要做好以下幾個(gè)方面的工作:①在壓力容器的選擇中,要充分結(jié)合化工生產(chǎn)的實(shí)際需求,確保壓力容器質(zhì)量合格。在使用前期就做好防腐蝕相關(guān)工作,比如加入緩蝕劑,優(yōu)化焊接質(zhì)量,進(jìn)行電化學(xué)防護(hù)或者加防腐蝕襯里等。②在使用壓力容器的過程中,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作,還應(yīng)當(dāng)做好容器情況的檢查,定期進(jìn)行檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)在容器使用過程中出現(xiàn)的腐蝕情況,并進(jìn)行盡早處理,保證生產(chǎn)過程的順利和安全。③化工生產(chǎn)人員需要對(duì)設(shè)備的情況進(jìn)行整體分析,明確腐蝕的影響因素,采取針對(duì)性的解決措施,減少容器的腐蝕問題,以延長(zhǎng)使用壽命。

4 結(jié)束語

化工生產(chǎn)中的壓力容器腐蝕問題會(huì)對(duì)化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行產(chǎn)生極大的影響,還會(huì)留下安全隱患,容易引發(fā)安全事故。因此,在化工生產(chǎn)中,除了要做好防腐蝕措施,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范使用壓力容器,還應(yīng)當(dāng)做好護(hù)理工作,從而延緩腐蝕的發(fā)展速度,提升設(shè)備的使用壽命,為化工生產(chǎn)營(yíng)造一個(gè)高效且安全的環(huán)境,推動(dòng)化工生產(chǎn)的健康發(fā)展。