解析化工容器设计中的防腐措施

王军

摘要：化工容器一般要长期承受高温、高压作用，属于危险性高的设备，生产和使用中要特别注意、预防发生安全事故。在化工生产过程中，绝大多数压力容器是由于腐蚀引起失效。基于此，本文就围绕化工容器设计中的防腐措施展开分析论述。

关键词：化工容器；设计；类型；防腐措施

1、化工压力容器腐蚀的类型

1.1物理腐蚀

物理腐蚀是指金属由于受到液态金属的单纯物理溶解作用而引起的损坏，但并不是由化学和电化学反应引起的。例如使用钢制容器来盛放熔融锌，由于液态锌会溶解铁金属从而致使钢制容器受损坏等。

1.2化学腐蚀

化学腐蚀是指金属在一些干燥气体及非电解质溶液中，金属表面与非电解质发生纯化学反应而引起的损坏，也称为干腐蚀。化学腐蚀的反应过程中，金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接进行电子交换，发生氧化还原反应而形成腐蚀产物，期间并没有产生电流。

1.3电化学腐蚀

1.3.1氢致开裂

氢致开裂是一种在湿硫化氢环境下对钢的损伤形式，与钢发生电化学腐蚀反应产生氢原子，进入钢内部缺陷部位，聚集成氢分子，使局部压力升高。主要在塑性夹杂物部位开裂、裂纹有分段并平行于钢板表面。例如炼油装置中容易发生氢致开裂的设备有汽油稳定蒸馏塔塔顶冷凝器、汽提塔塔顶泠凝器、加氢脱硫装置中的成品冷却器、油田集输油管线等。

1.3.2应力腐蚀

应力腐蚀开裂是一种腐蚀速度快，破坏严重，且往往在没有产生任何明显的宏观变形、不出现任何预兆的情况下发生的迅速而突然的变化。到目前为止，尚难在设备和部件的生产、使用和运行过程中进行有效的监测、同时应力腐蚀破坏既可以出现在设备使用和生产运行过程中，也可以出现在设备使用以前，甚至在它们加工、成型和制造期间。其裂纹一旦形成，扩展速度比其它类型的局部腐蚀快，所以应力腐蚀开裂是目前所知的腐蚀类型中破坏性最大的一类，据统计应力腐蚀破坏率约占各种腐蚀破坏中的40%。

2、加强化工压力容器设计中防腐蚀控制的措施分析

2.1压力容器主材料的选择

在设计化工压力容器时应严格按照GB150及《容规》等进行选材，设计结构时尽量减少应力集中，近可能减少引起腐蚀介质积聚的缺口和缝隙，同时还要注意金属材料的化学成分，应根据压力容器的用途、介质、温度和压力情况，选择相适应的材料，或者可选择有针对性的合金材料，主要以碳钢为主，必要时须选择不锈钢、钛材和铜材以提高压力容器的耐蚀性，从而防止或缓减压力容器中金属的腐蚀情况，如将镍加入到钢中可制成一个防腐蚀能力稍强的不锈钢压力容器。

此外，在选材时除了要考虑介质的腐蚀性，还应考虑介质的爆炸危险程度和毒性危害程度，例如在易燃、易爆介质或低、中、高度毒性危害介质的环境中不可使用Q235-A.F材料、碳素钢和碳锰钢在高于425℃温度下长期使用时应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向、奥氏体型钢材的使用温度高于525℃时钢中含碳量应不小于0.04%等。

2.2缓蚀剂的选用

缓蚀剂是一种可防止或减缓设备腐蚀的化学物质，同时也可以是几种化学物质的混合物。由于只要在金属表面加入千分之几或千万分之几甚至个别情况时只要百分之几的用量，不仅可以保持金属材料原来的物理机械性能不变，还可使在某介质中金属材料的被腐蚀的速度明显得到降低或为零，正是由于缓蚀剂这种良好的防腐蚀效果且使用缓蚀剂经济效益也较高，因而其常被用于压力容器防腐蚀技术中。

2.3提高焊接质量

提高焊接质量可以降低或消除焊接缝的残余应力，防止裂纹的产生，从而使焊缝的热影响区的金相组织与性能得到较好的改善。电弧焊和氩弧焊这两种焊接方法是钢材最常采用的焊接方法。在焊接压力容器时应严格按照相关规范的要求、根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能并结合压力容器的结构特点、使用条件、焊接方法综合考虑选用焊接材料和焊接工艺，而焊接材料的质量必须经检验且合格。同时焊接者还应是经焊工考试合格、具有合格证书的。为了降低或消除焊缝的残余应力，防止裂纹，改善焊缝的热影响区的金相组织与性能，应根据钢材的淬硬性，焊缝厚度和使用条件等因素综合考虑进行焊前预热、焊后热处理，要严格控制焊缝质量，焊后除应对焊接街头进行外观和形状尺寸偏差检查外，还要按设计图纸要求对焊接缺陷进行超声波或探伤射线探伤。

2.4电化学保护

电化学保护是指根据电化学原理使金属设备成为腐蚀电池中的阴极，从而达到防止或减轻金属腐蚀的目的，其一般有牺牲阳极保护法和外加电流法两种，牺牲阳极保护法是指用电极电势比压力容器金属更低的铝、锌、合金等做阳极，并将其固定在被保护金属上，形成腐蚀电极，外加电流法一般用于土壤、河水中的金属设备，其是指将被保护金属与另一附加电极作为电池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流点的作用下使阴极得到保护。

2.5使用防腐材料

防腐涂料是一种由合成树脂、橡胶、植物油和浆液溶剂等配置而成的材料，其一般用来涂抹于腐蚀较严重的设备金属表面，在干后会形成一层较薄且有很多孔的膜。这层膜能大大增加介质通过微孔的扩散阻力和溶液电阻，即使不能完全隔绝金属与腐蚀介质但能降低腐蚀电流，从而达到较好的防腐效果。使用防腐涂料可以缓减或降低腐蚀，是腐蚀较严重的设备采用最广泛的一种防腐手段。

2.6衬里防护

在选择压力容器金属材料时，由于某些压力容器内介质的腐蚀性会特别强，而市场上却找不到合适的耐蚀金属材料或者材料成本高时，为了解决腐蚀问题一般会采用衬里防护方法。衬里的选择应根据相关规定要求，结合容器内介质的特性、温度、压力等情况，可选择不锈钢、钛材、搪玻璃、聚四氟乙烯、玻璃钢、橡胶等材料。如适用于温度和压力较高场合的不锈钢、钛材衬里，但它们具有成本较高的特点，而某些非金属材料衬里却不能再较高的温度和压力环境中使用，因而会受到一定的限制。

2.7加强管理维护

压力容器的维护是最根本的防腐蚀措施，作为化工企业应严格执行有关压力容器的使用法规，并根据其检修的有关规定，对压力容器进行定期检查、取样，将压力容器在运行过程中可能存在的缺陷的发展和腐蚀情况要牢牢掌握，及时发现并采取相应的有效措施，以防止设备继续腐蚀。化工企业及技术人员不可忽视压力容器的应力腐蚀现象，要弄清其破坏原因，分析和研究腐蚀形态并采取有效的防范措施，减缓或抑制腐蚀破坏，确保设备的运行安全。

结束语

综上所述，化工压力容器腐蚀破坏对化工安全生产威胁极大，不容忽视，只要我们弄清压力容器腐蚀破坏的规律和影响因素，对腐蚀形式进行分析和研究，采取有效的防范措施，就可以减缓或抑制腐蚀破坏，确保化工安全生产。关于化工压力容器的腐蚀还有较多原因，其防腐措施也还有待于进一步研究完善。

参考文献

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