压力容器腐蚀影响因素及防腐策论分析

李晶

摘要：压力容器是化工产业的基本设备，运用广泛，在生产中发挥着重要的作用。由于会接触到各种各样的物质，因此压力容器容易在不同的温度、压力等条件下受到不同程度的腐蚀，最终缩短容器的使用寿命和影响容器的使用效果，压力容器在受损严重的情况下甚至会导致爆炸，威胁操作人员的生命健康。要想避免以上情况的发生，化工企业就要对压力容器的腐蚀情况引起注意，及时做好防腐措施，以降低企业的损失。本文将对压力容器的腐蚀情况做出概述，并分析当前压力容器受到腐蚀的影响因素，最后提出相应的防腐措施。

关键词：化工；压力容器；腐蚀；影响因素；防腐策略

1压力容器的主要特征及制造要求分析

1.1主要特征

由于压力容器结构特殊，对其使用和生产工艺的要求也很高。压力容器是强制的，也是标准的。由于压力容器的工作环境较为复杂，大部分的压力容器都是在某些高电压、高真空环境下运行，其承载的介质都是易融、有毒、易爆的物质，因此，在生产过程中，必须注意承重和抗腐蚀性。其次，压力容器的结构、参数也是多种多样的。

1.2制造要求

制造必须确保压力容器的内部承载力及生产和生产的安全性。在制造压力容器时，尽量避免交叉焊接。在焊接压力容器时，必须采用临时的吊耳和托架。

2当前压力容器腐蚀影响因素分析

2.1环境因素

环境温度、介质中有关组分浓度、pH值、溶解氧等因素对金属和合金的应力腐蚀断裂敏感性都有较大的影响。随着特征介质浓度的增大，应力腐蚀破裂的可能性越来越大。在不同的工作条件下，压力容器存在着各种不同的应力腐蚀裂纹。如果温度低于极限值，则不会发生腐蚀破裂，如果超过临界值，则会加速腐蚀和破裂。同时，PH值也对应力腐蚀有很大的影响，这是因为酸性溶液加速了低碳钢的硝化，而酸的硝酸根则促进了硝化。随着pH值的下降，不锈钢应力腐蚀速率会继续加速。如果压力容器处于高温环境中，则其应力腐蚀破裂将由溶解氧来决定。

2.2应力腐蚀

在压力容器内部，由于搅拌、反应等因素的作用，石油和化工原料不断旋转、翻滚、流动。在连续的运动中，各种掺杂的材料都会对压力容器的内壁造成一定的冲击，称为应力效应。尽管这种腐蚀对压力容器的外观影响不大，但是其发展迅速，不易察觉，造成的破坏非常严重。

2.3化学腐蚀

化学腐蚀是指在压力容器的内壁与化学成分发生直接的化学反应，从而造成容器的损伤。在化学腐蚀过程中，金属原子和氧化剂直接进行了氧化和还原，在此过程中没有电流产生。引起化学侵蚀的通常是无电解质或无水溶液。

2.4物理腐蚀

物理腐蚀又称为物理溶解，它只是一种与化学和电化学反应没有关系的物理变化。

2.5电化学腐蚀

电化学腐蚀是压力容器腐蚀的最重要因素，它的危害比一般的应力腐蚀、物理腐蚀和化学腐蚀都要严重，这是由于电解液在化工领域中的应用，给腐蚀提供了良好的电解质环境。根据电化学的反应原理，在进行电化学腐蚀时，必须在阳极和阴极之间产生电流。在电化学腐蚀时，阳极的金属会丧失电子，并以离子形式进入电解液，而在阴极，则会被氧化剂捕捉到。

2.6冶金因素

金相组织、合金元素、夹杂物的偏析和含量、热处理等是冶金影响因素。在不同的合金中，不同的材料对应力腐蚀的敏感性也会有差异。通过合理的金属结构与腐蚀环境的组合，可以大大减少甚至消除产生应力腐蚀的可能性；其次，本文介绍了奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢的金相结构，奥氏体不锈钢对应力腐蚀的反应最敏感，奥氏体中有少量铁素体，可以极大地提高不锈钢的耐应力腐蚀能力；最后，本文还介绍了夹杂物的偏析与成分的关系，指出了夹杂、偏析会导致晶界的电势下降，从而导致应力腐蚀的发生，从而提高了对应力腐蚀的敏感度。

2.7材料特性

压力容器的材质特征对其腐蚀的影响有3个方面。1）元素含量和化学性质影响着电化学反应的速度。2）表面晶型、氧化状态也与侵蚀速度有很大关系。晶粒愈大，愈易发生晶间侵蚀；而表面的氧化薄膜密度愈大，其抗腐蚀能力愈强。3）在压力容器的生产中，由于变形而引起的内部应力也会加速其腐蚀。

3压力容器腐蚀防护策略

3.1合理选用材料

要想避免压力容器被腐蚀，最重要的是在制作时选择合适的材料。按照《固定式压力容器安全技术监察规程》和《压力容器》的相关规定，厂家在生产压力容器时，应当选择避免或减少应力集中的设计，从设计层面规避应力腐蚀问题的发生；同时还需要注重品控，确保压力容器在出厂时不存在缺口和缝隙，保障产品的质量。

3.2添加缓蚀剂

添加缓蚀剂是另一种阻止压力容器被腐蚀的办法。缓蚀剂指的是由特殊的化学物质所构成的物质，能够起到延缓容器被腐蚀的作用。在制作压力容器时，只要在其金属表面添加一定比例的缓蚀剂，就可形成一层保护膜，将压力容器与外部的溶液阻隔开来，避免两者产生化学反应，以确保容器的材料不会被破坏。缓蚀剂的主要作用是阻止压力容器的金属元素和介质发生电化学腐蚀，能够有效抑制阳极反应和阴极反应。缓蚀剂又可分为沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂，根据不同的需要进行选择。由此可见，添加缓蚀剂是一种行之有效的防腐蚀方法，被广泛运用于化工行业并取得了良好的效果。

3.3改善焊接质量

根据以往的实践经验，压力容器的焊接处发生应力腐蚀问题的几率更大，这是在焊接时留下缝隙所造成的。所以，要想避免压力容器被腐蚀，就必须改善焊接质量，着重改善焊缝区域的金相组织，从而提高整个压力容器的耐腐蚀性。电弧焊和氩弧焊是焊接不锈钢材料时最为常用的两种焊接方法，无论采取哪种方法，工人都必须严格遵守操作守则进行规范作业，主要包括：使用经过质检后合格的焊条、根据不同金属材料的性质做好充分的预热工作、焊接完成后及时进行热处理、最后用超声波和射线对接缝进行检查。

3.4采用电化学防护

电化学防护是指通过一定的方法，将金属材料变为原电池中的阴极，阻止其和外部溶液发生阳极反应，从而阻止两者发生电化学反应，最终保护压力容器不被腐蚀。要实现这种操作，主要有两种方法：一种是用还原性较强的铝、锌等金属代替容器成为阳极，相应的容器就会变成阴极，不会和溶液发生反应而得到保护；另一种方法则是接入直流电源，控制电子的流向，使其从介质流入金属容器，让金属容器成为阴极而不被腐蚀，但是这种方法需要持续的供电，维护成本较高，这两种办法的核心都在于将压力容器的金属外表变为阴极。

3.5使用防腐涂剂

除了以上办法，还可以使用防腐涂剂来避免压力容器被腐蚀。防腐涂剂的构成材料多种多样，可以用人造树脂，也可以使用植物油或者将夜溶剂等材料。与上述方法不同的是，防腐涂剂可以用在腐蚀发生后，直接使用在腐蚀较为轻微的金属表面，过段时间就会形成一层保护膜，从而有效地减弱腐蚀电流，以抑制腐蚀过程。

3.6应用防护衬里

压力容器在使用过程中往往要接触到一些腐蚀性较强的溶液，但由于技术限制或成本高昂的原因，厂家无法用耐腐性较强的金属材料来制作整个容器，而只是为其添加一层防护衬里，符合条件的高耐腐性材料主要包括玻璃钢、聚四氟乙烯、钛、不锈钢、搪玻璃等。

3.7加强管理维护

压力容器的防腐工作是一项长期的事业，需要检修人员定期进行维护，加强管理，以便及时发现问题、解决问题。

4结论

化工产业是技术含量高、风险大的工业，一个环节的纰漏就可能带来巨大的损失，因此，化工企业需要提高警惕，防范任何风险的发生，对于压力容器的防腐工作也是如此。参考文献：[1]胡安定.炼油化工设备腐蚀与防护案例[M].北京:中国石化出版社，2010.[2]宋宁.基于化工压力容器选材与补强设计分析[J].现代制造技术与装备，2016(12):43-44.