浅谈压力容器的腐蚀及其控制措施

浅谈压力容器的腐蚀及其控制措施

刘强张维贺

吉林省松原石油化工股份有限公司138000

摘要：压力容器是化工设备的重要组成部分，在化工生产中具有重要地位和作用。压力容器一旦发生腐蚀，会影响化工反应的正常进行，甚至酿成重大安全事故。介绍了化工压力容器常见的物理腐蚀、化学腐蚀及电化学腐蚀类型，从材料特性和环境两方面阐述了化工压力容器腐蚀的影响因素，并提出了相应的防腐策略，包括合理选用材料、添加缓蚀剂、改善焊接质量、采用电化学防护、使用防腐涂剂、应用防护衬里以及加强管理维护等，以期为相关从业人员提供借鉴和参考，确保化工压力容器安全稳定运行。

关键词：压力容器；腐蚀；控制措施

压力容器主要是指，能够承受一定压力的液体或气体容器，具有密闭性的特点。腐蚀是导致压力容器出现故障的重要原因，后果十分严重，不仅会造成材料的巨大的浪费，使得企业的生产成本增加，风险升高，还会增加生产中的安全隐患。所以，我们必须对压力容器的腐蚀问题引起高度重视，本文从腐蚀的因素和类型出发，对控制腐蚀的措施进行了探讨，具体分析如下。

一、化工压力容器常见腐蚀类型

（一）物理腐蚀

物理腐蚀是指构成容器的金属材料在物理溶解作用下所产生的损坏，这种腐蚀与化学或电化学反应无关，仅是一个物理变化的过程。例如，用来盛放熔融金属的钢制容器会缓慢地被熔融金属所溶解，日积月累就会造成明显的物理腐蚀。

（二）化学腐蚀

化学腐蚀是指容器表面的金属材料与化学物质接触而发生直接的化学反应，最终引起容器的损坏。引发化学腐蚀的一般是干燥气体或非电解质溶液，发生腐蚀时，金属原子直接与氧化剂进行电子交换而完成氧化还原反应，期间不会产生电流。

（三）电化学腐蚀

电化学腐蚀是造成化工压力容器腐蚀的最主要原因，其破坏性比物理腐蚀和化学腐蚀要大得多，这是因为化工生产中的电解质溶液非常常见，为电化学腐蚀提供了良好的电解质环境。根据电化学机理，发生电化学腐蚀需要阴极和阳极，两者之间会构成电流回流。在电化学腐蚀过程中，位于阳极的金属失去电子并以离子形态进入电解质溶液，而金属中的剩余电子在阴极被氧化剂所捕获。电化学腐蚀既可以是单一的电化学过程，也可以与机械作用、生物作用等共存，形成一个极为复杂的反应过程。

二、化工压力容器防腐策略

（一）合理选用材料

为了对抗大气环境对压力容器的腐蚀，可以选择合适的耐腐蚀材料。例如，为了增强低合金钢的耐腐蚀程度，可以在钢铁中添加少量的铜、铬、钛等合金元素。该措施的主要目的就是为了提高铁层的连续性、紧密性和粘附性，降低腐蚀的发展速度，以此来达到控制腐蚀的效果。

（二）添加缓蚀剂

缓蚀剂是一种或一组特殊的化学物质，具有减缓容器腐蚀的效果。只要在金属材料的表面添加极少量的缓蚀剂，就能够使材料的力学性能得到很好地保持。在盛放某些介质的金属材料中添加特定的缓蚀剂，甚至可以使材料的腐蚀速度降至接近0。因此，添加缓蚀剂是一种非常经济的金属防腐技术，是化工压力容器防腐的理想选择之一。缓蚀剂主要是影响金属在介质中发生电化学腐蚀，通过覆盖在金属表面，抑制表面的阳极反应和阴极反应，减缓金属的电化学腐蚀。另外还有抑制压力容器物理化学腐蚀的缓腐蚀剂，主要有氧化膜、沉淀膜以及吸附膜3种。氧化膜型缓蚀剂就是指其本身就是氧化剂，可以与金属发生作用，在金属表面形成紧密的氧化膜，阻碍金属离子化，从而减缓金属的腐蚀。沉淀膜型缓蚀剂就是在金属表面生成沉淀膜，可以通过缓蚀剂分子之间相互作用生成，也可以通过缓蚀剂与腐蚀介质中的金属离子作用生成，一般是在阴极区形成并且覆盖在其表面，阻断金属与介质之间的离子作用，减缓金属的腐蚀。吸附膜型缓蚀剂一般为有机缓蚀剂，其在腐蚀介质中对金属表面有良好的吸附性，可改变金属表面的性质，抑制金属的腐蚀。

（三）改善焊接质量

金属材料焊接部位的残余应力是导致腐蚀断裂的重要因素，通过提高焊接质量，可以有效消除残余应力，改善焊缝区域的金相组织，进而提高其耐蚀性。目前，不锈钢材料焊接中应用最广泛的两种工艺是电弧焊与氩弧焊，无论采用哪一种工艺，都必须遵循钢结构焊接规范的相关要求。焊条等焊接材料要选择适用且经过相关质检机构检测之后的材料。压力容器焊接前，需充分考虑金属材料的淬硬性、焊缝厚度等因素，并做好预热工作。为避免容器产生超标缺陷，焊接完毕后还需及时进行相应的热处理，并进行晶间腐蚀测试，最后进行超声波检测与射线检测。

（四）采用电化学防护

电化学防护的基本原理是将待保护的金属材料变为原电池中的阴极，以抑制金属材料的阳极反应，减缓其腐蚀进程，包括两种方法：①牺牲阳极保护法，即将还原性较强的铝、锌等金属材料固定在容器上充当阳极，使金属容器变为腐蚀电路的阴极而受到保护。②外加电流阴极保护法，即通过外加直流电源的方式，强制电子从介质流向金属容器，使容器作为阴极被保护起来。采用外加电流保护法的关键在于低电压、大电流，且必须持续不间断供电。牺牲阳极保护法比较适宜于腐蚀性不太强的介质，如中性盐溶液，在强腐蚀介质中，由于活泼金属材料的消耗太大，故经济性较差。而外加电流阴极保护法是利用外加电源进行保护，可以有很大的功率，因此比牺牲阳极保护法适用范围更广。外加电流阴极保护法还可以根据保护情况随时调节电流大小，但需要配备一套直流电源和附属的电器装置，基本投资远高于牺牲阳极保护法，所以应综合考虑介质环境、防腐等级要求、经济性等因素选用电化学保护方法。外加电流阴极保护法广泛应用于地下管道、海水冷却设备、油库以及盐类生产设备的保护，在化工生产中的应用也逐年增多。

（五）使用防腐涂剂

防腐涂剂通常由多种材料调配而成，包括人造树脂、植物油和浆液溶剂等。防腐涂剂一般用在腐蚀较为严重的设备表面，可直接涂到腐蚀部位，待涂料变干后就会形成一层带有许多微孔的薄膜，虽然该薄膜不能彻底隔离金属容器与介质，但可以增大介质向微孔扩散的阻力，有效抑制腐蚀电流，起到一定的防腐作用。

（六）应用防护衬里

在化工生产过程中有一些腐蚀性极强的化学介质，而现有的金属材料无法满足这些介质的防腐要求，或者材料的价格极其昂贵而无法用于制作容器，这种情况下通常会为容器添加一层防护衬里。选择防护衬里时，应该严格依据文献的有关要求，并充分考虑反应温度、压力以及介质的具体性质。目前使用较多的衬里材料有玻璃钢、聚四氟乙烯、钛、不锈钢、搪玻璃等，其中钛、不锈钢等金属衬里对高温、高压的抵抗能力较强，但其造价较高，施工难度较大。而非金属衬里的造价相对低廉，但对高温、高压的耐受能力相对要差一些，应用场合有限。

（七）加强管理维护

化工企业必须严格遵循压力容器的各项使用规定，认真落实容器检修工作，按计划进行检测、取样，及时掌握容器的腐蚀情况，发现容器腐蚀或缺陷时要尽快制定补救方案，以控制腐蚀的进一步扩散和蔓延，保证设备的安全运转。相关人员要加强对腐蚀设备的研究和分析，彻底清查腐蚀原因，制定相应的预防措施，防止同类问题重复出现，从而有效避免容器腐蚀，延长容器使用寿命。

设备腐蚀是化工生产的重要风险源，特别是对于化工压力容器来说，腐蚀所造成的危害更大，后果更加严重，必须加强对容器腐蚀的重视程度，结合压力容器的工作环境来分析腐蚀规律与影响因素，并制定相应的防护举措，以抑制腐蚀进程，延长容器寿命，确保化工生产的安全稳定运行。

参考文献

[1]韩鹏飞,王正方,张川.钢制压力容器局部腐蚀失效分析及防护措施[J].化工装备技术,2016,(03).

[2]关大毅.石油化工钢制压力容器的应力腐蚀行为研究[J].铸造技术,2016,(02).