淺析壓力容器的腐蝕與防腐措施

劉鐵生

唐山三友氯堿有限責任公司

淺析壓力容器的腐蝕與防腐措施

劉鐵生

唐山三友氯堿有限責任公司

壓力容器是承裝液體或氣體并承受一定壓力的密閉容器，或內部存可產生壓力的流體，或受外壓的容器等。腐蝕、破裂、磨損、沖蝕、物理損壞等均為壓力容器常見失效模式之一。壓力容器及其附件等常因材料的腐蝕、劣化、變形、裂痕等，產生災害事故，大多數是由腐蝕引起的。腐蝕為生產界目前面臨的嚴重迫切需解決的課題，因腐蝕會造成材料浪費、成本增加、經濟損失、企業風險升高等等，均屬不利正常生產的負面因素。一個結構完好的壓力容器，常因使用期間忽視腐蝕問題而導致使用年限降低或破壞失效，造成危險。

壓力容器；腐蝕因素；影響；預防措施

在壓力容器的實際應用過程中，如果沒有及時對其出現的腐蝕問題進行處理，不僅會導致壓力容器無法正常使用，還增加了生產過程中安全隱患。因此，需要加強對防腐蝕處理的重視。

1 壓力容器的常見腐蝕現象

1.1 物理腐蝕

物理腐蝕是指壓力容器由于單純的物理溶解作用而引起的破壞，一般是由于壓力容器的液態金屬發生了物理腐蝕，但是這種腐蝕并沒有發生化學反應沒有產生新的物質也沒有發生電化學反應，僅僅是因為物理溶解而導致的壓力容器被破壞，例如盛放液態鋅的鋼性壓力容器，因為鐵被液態的鋅所溶解而導致壓力容器被損壞。

1.2 應力腐蝕

應力腐蝕是指化工容器金屬材料在某些介質之中，因為各種拉力的作用而造成的一種延遲性裂紋，表面的氧化膜被腐蝕而受到破壞，然而破壞的表面又與沒有破壞的表面分別形成陰陽兩極，陽極處的金屬變成離子從而被氧化溶解，流向陰極，進一步腐蝕已經被破壞的表面，但是發生應力腐蝕是需要如下條件的：首先是需要有一定的金屬成分；其次還需要一定的介質環境；最后就是需要應力作用。必須在這種特定的條件下才能發生應力腐蝕，往往一旦發生應力腐蝕，所產生的影響就很大，因為應力腐蝕的速度較快，破壞十分嚴重，而且往往沒有任何宏觀變形，即在毫無預兆的情況下就發生了突然的變化，由于壓力容器的設計不合理，結構材料選擇不當，焊接過程中殘留應力等原因就會為應力的產生提供有利的環境。

1.3 環境因素對壓力容器腐蝕的影響

壓力容器變得易被腐蝕的外部環境主要是指在化工生產中經常使用的化學物質。但是通常情況下，金屬物質對這些具有引起腐蝕的化學元素都有一定的使用范圍，所以在使用壓力容器過程中，要做到對這些因素的種類、所含化學成分、酸堿度以及含氧量等都要做一個詳細的檢查和分析，將這些物質的內在因素控制在金屬物質能夠承受的范圍內，做到比例的合理調配，保證金屬表面不因這些物質而產生氧化被腐蝕的現象。目前最容易造成腐蝕的元素就是酸性溶液的濃度量，因為酸性溶液對金屬表層的腐蝕速度要比其他溶液要快，而且腐蝕程度要深，特別是強酸溶液。外部的溫度也會使造成金屬被腐蝕的原因之一。因為壓力容器出在熱水或者高溫狀態下，溶解氧對加快金屬內在的應力的腐蝕速度。

2 針對壓力容器腐蝕現象的對策

2.1 壓力容器主材料的選擇

壓力容器的先關主材料的選擇必須完全符合相關的規定要求，也就是說，只有通過資質認證的一些相關單位才有資格和能力進行壓力容器的設計和制造，這樣做的目的無非就是為了保證容器質量達標。這就要求在進行設計的時候按照《容規》等標準規范進行材料的選定。同時材料選擇時也要考慮材料的內應力，盡可能減少內應力的集中，確保材料沒有缺陷，因為具有引發腐蝕作用的介質很容易利用這些破損部位造成金屬的快速腐蝕，與此同時還要注意金屬設備的組織和具體結構。在制造壓力容器的時候，要根據容器的具體用途功能、承受壓力和溫度的最大限度以及容易受哪些介質的影響等情況弄清楚，然后根據這些問題進行選擇合適的材料制造抗腐蝕性能力強的合金。不過也可以在金屬物質中添加一些必要的其他金屬元素以提高合金的耐腐蝕性。

2.2 加強對壓力容器的管理維護

在進行壓力容器的維護管理時，需要考慮多方面因素，對壓力容器的管理進行有針對性的維護，例如在對金屬材料的防護效果上不能僅僅考慮金屬的基本性質，還需要考慮維護方式的經濟效益，對于高要求的壓力容器，應該采取多種多樣的維護措施來進行綜合保護，避免壓力容器發生腐蝕引發泄露從而影響化工生產。所以對于每一種防腐蝕的措施都需要對每種使用情況進行有效的分析，保證壓力容器腐蝕現象處理的針對性，通過根據具體情況來采用不同的維護措施，這樣更能有效地保證壓力容器的完整性，也能保障化工生產的正常運作。

2.3 腐蝕的監測及評估

對腐蝕失效模式發生的軌跡加以分析，探討其結構或材料破壞的機理并找出破損原因，研究有效改進方法。通過檢測、評估，確認結構體的安全，可避免類似事故再次發生。其次為確保結構安全性，并延長使用壽命，為日后修補提供依據，應對壓力容器進行安全性及剩余壽命的評估，而腐蝕監測是其中重要的一環。檢測容器的表面及鄰近設備的表面有沒有異常變色或腐蝕的痕跡，定期進行腐蝕監測，可預知或早期發現有沒有不可容忍的腐蝕損傷。比如以不同環境的二氧化硫濃度來探討碳鋼材料腐蝕行為，各種材料在不同腐蝕環境裂縫成長行為并不一樣，由超聲波檢測可得壓力容器現有壁厚、殘余厚度及應力分布狀況，結合應力強度因子來評估結構的安全性及剩余壽命。

綜上所述，壓力容器的破壞現象并非單一原因造成，其生成過程及衍生結果均有差別，在壓力容器的破損分析時，可通過以破損部分的特征、金相、材質等鑒定方法為主，結合冶金、破壞等理論，分析其產生的原因。壓力容器的腐蝕破壞問題關系到其構造的安全性，值得深入探討。近年來腐蝕已逐漸受到社會各界重視，質量部門及企業每年花費龐大經費及人力投入防蝕工作，以避免發生重大損失，但實際成效并非十分理想，成果仍屬有限，今后相關研究仍有更大的努力空間，期盼提出切實有效的對策。

[1]穆培磊，周華偉，王曉輝.論化工容器的防腐蝕措施研究[J].化學工程與裝備，2013，(3)：87-88.

[2]王嵐，姜德林.壓力容器常見腐蝕破壞的機理及預防措施[J].黑龍江科技信息，2014(05)：51-25.