壓力容器腐蝕與防護探究

藍智偉（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院漳州分院， 福建 漳州 363200）

壓力容器腐蝕與防護探究

藍智偉（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院漳州分院， 福建 漳州 363200）

本文論述了腐蝕對壓力容器的危害、腐蝕的分類及防腐措施，為壓力容器設計、制造、使用管理、檢驗提供參考。

壓力容器；腐蝕；防護

腐蝕破壞是壓力容器失效的常見形式之一。壓力容器的腐蝕是由于容器受到使用介質(zhì)及外部環(huán)境的化學或電化學作用（包括機械因素共同作用）而發(fā)生的損傷或者破壞。在發(fā)達國家，設備因腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失占GDP總值的1%～4%，每年約有30%的設備因腐蝕而報廢。腐蝕使壓力容器壁厚減薄，易發(fā)生泄漏事故或爆炸事故，造成人員、財產(chǎn)重大損失。

1　壓力容器腐蝕的分類

（1）全面腐蝕 全面腐蝕也叫均勻腐蝕。腐蝕介質(zhì)對不形成保護膜的材料表面發(fā)生均勻腐蝕，使金屬壁厚均勻減薄直至失效，其危害性比局部減薄小。

（2）點蝕 點蝕是指容器本體表面鈍化膜被局部破壞，容器本體露出新鮮金屬表面并迅速溶解，其形態(tài)呈現(xiàn)為針狀或者點狀。點蝕是一種隱蔽性強、危害性大的局部腐蝕，產(chǎn)生點蝕的介質(zhì)常見于Cl-、Br-、I-或ClO4-等溶液。

（3）縫隙腐蝕 壓力容器焊接接頭缺陷處及其他隱蔽區(qū)域存在狹窄縫隙，當電解質(zhì)溶液進入時，縫內(nèi)金屬與縫外金屬構成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強烈的離子交換產(chǎn)生局部減薄，這種腐蝕稱為縫隙腐蝕。不銹鋼壓力容器對縫隙腐蝕特別敏感，尤其在含Cl-的溶液中。

（4）電偶腐蝕 電偶腐蝕是指異種電位的金屬材料直接接觸或者使用導線連接起來，并浸入電解質(zhì)溶液中，此時有電流流過構成原電池。正電位的金屬（陰極）腐蝕速度降低，甚至完全停止；負電位的金屬（陽極）腐蝕速度增加，產(chǎn)生局部減薄。

（5）晶間腐蝕 晶間腐蝕主要是晶粒沿著晶界向內(nèi)部擴展的腐蝕。當水中Cl-溶度超過25ppm時，奧氏體不銹鋼壓力容器容易產(chǎn)生晶間腐蝕，可使用304L不銹鋼材料代替防止晶間腐蝕產(chǎn)生，但會增加制造成本。

（6）應力腐蝕 應力腐蝕是指部分壓力容器金屬材料在特定腐蝕介質(zhì)及拉應力的共同作用下，形成不斷擴展的裂紋。焊縫的咬邊、引弧坑、封頭折邊段都是容易產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的地方，檢驗時可針對性檢查。

（7）磨損腐蝕 磨損腐蝕也叫沖蝕，它是由于金屬受到液流或者氣流的磨損與腐蝕介質(zhì)共同作用產(chǎn)生的破壞，常見于壓力容器介質(zhì)進口直沖處及介質(zhì)走向突然變化處，設計時可設計擋流板防止流體沖刷。

（8）腐蝕疲勞 腐蝕疲勞是指交變應力與腐蝕共同作用引起的損傷，常見于溫度變化產(chǎn)生周期熱應力的換熱器管及容器，多以腐蝕疲勞裂紋的形態(tài)出現(xiàn)。

2　防腐措施

壓力容器的腐蝕涉及材料、結(jié)構設計、制造安裝、工作參數(shù)等因素影響。為防止壓力容器腐蝕，可采取以下措施：

（1）選材及設計 不同材料在同種介質(zhì)環(huán)境中的腐蝕速度不同。設計時，應請使用單位提供壓力容器的工作參數(shù)，選取符合工藝參數(shù)的材料。設計時應避免死角，盡量使介質(zhì)不處于靜態(tài)；避免使用異種金屬材料進行直接組合。當必須采用不同金屬材料時，應選擇在電偶序中位置相近的金屬材料。壓力容器的設計必須嚴格依據(jù)現(xiàn)有的行業(yè)規(guī)范或者國家有關規(guī)定，同時設計者應本著安全可靠，節(jié)約成本的原則，在滿足設計任務目標要求的前提下提出切實可行的設計方案，滿足其功能需要。

（2）制造安裝 壓力容器的腐蝕與制造安裝工藝相關，應嚴格按照符合標準的制造工藝卡操作。對有應力腐蝕傾向的壓力容器，應進行熱處理以消除殘余應力，如旋壓封頭。壓力容器制造中不允許強力組裝，同時要避免用重物亂錘亂打。焊接過程中，現(xiàn)場環(huán)境應保持清潔干燥，控制現(xiàn)場風速、溫濕度。在安裝時，應加強防振設施，以防止交變載荷引起的腐蝕疲勞。

（3）電化學保護 電化學保護是依靠外部電流的流入改變所需保護金屬的電位進而降低腐蝕速度。電化學保護常在被保護的金屬上連接比其更活潑的金屬。活潑金屬作為原電池的負極被腐蝕，被保護的金屬作為原電池的正極被保護防止腐蝕。

（4）金屬防腐涂料 涂料的主要成分是釔系稀土微粉、復合α-陶瓷微粉、碳化硅等，在封閉高溫下精細加工成致密的陶瓷釉面，具有抗沖擊、有耐酸耐堿、附著力強、防水防油的特點。部分化工反應罐可以采用這種金屬防腐涂料降低金屬腐蝕速度。

（5）襯里防護 由于使用介質(zhì)的強腐蝕性，且市場上可選的耐腐蝕材料貴而少，此時制造廠一般會采用襯里防護方法。防腐襯里效果的好壞關鍵在于襯里施工質(zhì)量的高低。襯里防腐層要求表面平整，光滑過渡，無尖角、砂眼、縫隙等缺陷。

（6）管理與維護 良好的使用管理及維護能有效的防止壓力容器腐蝕。正常使用過程中，工藝參數(shù)應在容器設計參數(shù)范圍內(nèi)，不得隨意改動，如需更改生產(chǎn)工藝，應結(jié)合設計條件對設備新生產(chǎn)工藝防腐性能做一個合理評估。有經(jīng)驗表明，腐蝕事故多數(shù)發(fā)生在新投產(chǎn)項目上。試車時由于操作參數(shù)波動大，介質(zhì)成分、濃度不穩(wěn)定，人員操作技能不熟悉，往往對容器本體造成較大損傷。此外，壓力容器運行中應及時排污，不可超壓、超溫使用。停止運行時，應將殘液、廢渣等排除干凈，防止腐蝕容器本體。

3　結(jié)語

腐蝕對于容器的損傷巨大，只要我們弄清腐蝕的原因，采取及時有效的對策，就可以減緩并抑制腐蝕進一步擴大，確保設備安全的運行。

［1］龔敏.金屬腐蝕理論及腐蝕控制［M］.化學出版社，2009.

［2］叢日升.淺談壓力容器的腐蝕［J］.皮革化工，2003，3（21）：999-1001.