化工压力容器腐蚀影响因素探讨

化工压力容器腐蚀影响因素探讨

覃文鸿

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摘要：化工生产始终是一项危险系数比较高的工作。尤其发展到现代化工之后，由于经济成本控制以及相关材料进行化学反应产出等多种因素的共同作用下，使得相关的生产流程变得更加危险。在这基本条件下，压力容器的使用频率变得更高、运行时间更久、原材料成分更复杂，对设备本身的腐蚀性与损耗性也大大增加。因此，对化工压力容器的腐蚀性问题的讨论也显得非常必要，深入探寻压力容器发生腐蚀的原因，并采取高效措施加以预防和控制已成为现代化工生产的重要工作内容。

关键词：化工；压力容器；腐蚀；影响因素；探讨

引言

静设备在石油化工生产当中作用十分关键，因此需要注重防护应力腐蚀作用下造成的开裂问题，保障合理的材料结构设计，排除残余应力影响，及时解决既有的应力腐蚀问题，并做好后续养护处理，才能够延长静设备使用寿命，更好地保障企业生产效益。

1.化工设备的腐蚀类型

1.1电化学腐蚀

电化学腐蚀也叫湿腐蚀，是不锈钢压力容器与电解质溶液出现反应损坏压力容器的内部造成的腐蚀，反应过程中存在电流。电化学腐蚀以阳极反应、阴极反应为最基本的发生条件，且需要在不锈钢压力容器内部呈现回路。所谓阳极反应是不锈钢表面由于失去电子呈现离子状态，属于氧化过程；所谓阴极反应是不锈钢容器内部剩余电子被溶液吸收，金属电子离子流与介质离子流呈现回路，属于还原过程。

1.2局部腐蚀

在化工设备腐蚀问题中局部腐蚀较为常见，腐蚀作用仅局限在金属表面的某一区域，而表面的其他部分破坏较小或几乎未被破坏。因局部腐蚀引发机理为：带有腐蚀性能的某种物质集中在金属表层某一部位，在电化学作用下，经过一段时间的腐蚀，导致阴极/阳极面积比增大，阴极和阳极的共轭反应发生在不同的区域，局部腐蚀集中在少数位置，肉眼难以观察、没有预兆，危害较大。

2.化工压力容器受腐蚀的因素

2.1化工压力容器使用的操作环境

在化工压力容器的操作因素引起的腐蚀问题上，其影响因素是多样的，其发生原理也是非常复杂的。除了上文所提的内容之外，比如反应温度、反映环境酸碱度、介质流动系数等等，都会对容器产生一定影响，造成设备腐蚀问题，影响容器使用寿命。在压力容器使用的过程中，通常也伴随着高温条件，从化学反应的基础原理来说，化学反应的本质就是粒子的运动与碰撞发生的能量传递，打破原有的物质组成形成新物质。而热量是物质能量的重要来源，也就是说，温度的提高能够有效促进反应的发生与进行，这一点对容器壁腐蚀反应也同样适用。不仅如此，温度还会影响到介质流动系数等，也会进一步加剧容器腐蚀。除此之外，如果容器本身由于操作或其他原因，在表面形成了裂痕，那么腐蚀反应将会更加明显。在高温高压的反应条件下，这些裂痕都会成为留住反应物质与其他物质接触并发生反应的极佳场所，尤其是大分子团物质的黏性将会被这些裂痕放大，对容器的保护工作极为不利。

2.2材料特性

在影响容器腐蚀程度的诸多要素中，材料特性起到决定性作用，形象度最高，主要有以下几点表现：①容器材料内部的杂质含量以及其自身化学性质度会对电化学反应速度产生重要影响，若材料中含有惰性夹杂物，则金属腐蚀的速度将显著提升；②在容器制造过程中，金属会因为冲压作用、锻造冷却作用等出现形变，内应力增加，这一内应力将显著提升金属腐蚀速度，内部硫化氢的存在更是会使压力容器直接出现腐蚀断裂；③不锈钢材料表面的氧化状态以及晶型也会对腐蚀速率产生影响，晶粒越粗，晶间腐蚀发生率越高，而氧化膜的覆盖率则影响材料的耐腐蚀能力。在腐蚀作用下，不锈钢的晶间贫铬区可能发生晶间腐蚀，渗入至不锈钢内部后便会沿晶界断裂，极大降低材料强度。焊缝、热影响区以及熔合线是晶间腐蚀发生的高发区。④不锈钢内部的合金元素也会在很大程度上影响容器耐腐蚀能力，合金元素种类和含量的差异将影响腐蚀敏感性。有研究认为，铬、硼、铝、钛、铜、钒等金属元素属于有利元素，而硫、磷、镍、锰等金属元素属于不利元素。

2.3介质原因

化学设备的生产过程较为复杂，生产反应介质中涵盖大量腐蚀性较强的物质，反应介质造成腐蚀通常作用于许多区域。（1）容易受到腐蚀影响的通常是各种储存反应介质的设备,反应介质在设备箱体内部空间长时间的连续储存过程中,介质中的杂质与设备表面金属材料发生腐蚀反应，设备内壁厚度逐渐减少，如果不及时处理,随着储存时间的不断推移腐蚀穿孔造成设备泄漏,从而直接造成运输设备严重损坏,影响石油化工企业安全生产。（2）运输设备也是易于遭受设备腐蚀的重要设备,虽然各种介质在各种运输设备内部中的储存使用时间一般不长,但对设备腐蚀的影响不容忽视。例如：运输设备、传输管道、各种控制阀门等,是设备腐蚀严重的部位,因介质流速及流态变化，易造成设备冲刷腐蚀、垢下腐蚀等。腐蚀量达到一定程度时，就会造成设备泄漏等安全问题,影响设备的性能,使设备无法正常运行。

3.化工压力容器腐蚀问题的有效预防与控制策略

3.1改良与升级容器制造工艺

在过去很长时间，研究压力容器防腐蚀问题时，人们都极大忽略了容器制备过程中的焊接技术与加工工艺影响。事实上，良好的加工工艺能够帮助容器组成更紧凑的内部结构，尤其是针对折角处的工艺设计，在恰当的结构设计与焊接技术下，也能够极大减轻容器内壁发生腐蚀的程度，配合上电镀氧化薄膜结构，能够以较低的成本实现容器的防腐蚀处理。

3.2灵活应用防腐技术

（1）电化学防腐方法。这种电化学防腐方法主要是指，利用各种化工机械设备阳极作为电池阴极,其他化学物质直接作为电池阳极,形成一个安全防腐蚀的燃料电池使用环境,从而有效提高化工设备防腐蚀抗氧化能力。采用牺牲阳极的电化学防腐对于化学物质腐蚀造成的电池腐蚀,防治效果显著。我国化工设备企业应根据化工设备使用特点和实际使用情况,合理选择采用各种电化学等防腐方法进行设备防腐抗氧化处理。（2）设置保温层。在化工机械设备上设置保温层也是提高耐腐蚀性的有效方法，常用方式包括：致密性的多层氧化绝缘性涂层和高于外表的镜面漆。目前,前者已经被化工设备制造商提出了许多种处理形式,并广泛地应用于化工设备防腐保护中。（3）外加电流阴极保护法。采用高压辅助阳极和高压外加直流电,使外加高压电流辅助阴极，为设备提供防腐保护，确保化工设备的运行电位较低，从而避免腐蚀状况的发生。

3.3涂抹防腐涂料

使用涂料防腐在腐蚀问题较为突出的设备中应用效果较佳，且在化工工程中已经得到了较为普遍地使用。防腐涂料一般包括植物油、浆液溶剂、合成树脂以及橡胶等，在不锈钢等金属表面涂抹能够形成保护膜。虽然这一方法无法完全隔绝金属和腐蚀介质，但是防腐涂料的涂抹依然能够加大介质扩散阻力，降低腐蚀电流，减缓腐蚀速度的效果较为理想。

结束语

化工机械设备的腐蚀一般是由多种腐蚀原因环环相扣、共同作用形成的，出现腐蚀现象，不仅会影响设备的正常运转，还会影响设备的使用寿命，增加生产中的安全隐患。本文通过分析不同化工机械设备的腐蚀原因，了解腐蚀发生的机理，提出了不同的化工机械设备应采取的具有针对性的防护措施，从而减缓设备腐蚀，避免因腐蚀引发的故障和事故。由于腐蚀原因的多样性，防腐措施的选取一般也需要多种方法相结合，因此采取科学的方法加强化工机械设备的防腐工作，方能确保化工机械设备安全稳定运行。

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