分析冶金化工設(shè)備的氫腐蝕及其抑制措施

何蘭鳳

摘 要：冶金化工設(shè)備在具體應(yīng)用過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生氫腐蝕現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，如果沒有采取合理的措施對(duì)氫腐蝕情況進(jìn)行抑制，不僅會(huì)影響冶金化工生產(chǎn)，甚至?xí)?duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展造成不良影響。可見，加強(qiáng)對(duì)冶金化工設(shè)備氫腐蝕的抑制措施的研究意義重大。

關(guān)鍵詞：冶金化工設(shè)備;氫腐蝕;安全生產(chǎn);抑制措施

冶金化工生產(chǎn)工作的正常進(jìn)行需要冶金化工設(shè)備的支持，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不僅要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)工藝的研究，而且要做好對(duì)設(shè)備設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)，確保其在生產(chǎn)過程中始終都能夠保持在一個(gè)良好的狀態(tài)，保證冶金行業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，但是，從目前的實(shí)際情況來看，冶金化工設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用期間還是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氫腐蝕的情況，這會(huì)對(duì)生產(chǎn)工作的正常開展造成不利影響，因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)抑制氫腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行分析，并加強(qiáng)其抑制措施。

1 冶金設(shè)備出現(xiàn)的氫腐蝕類型

冶金設(shè)備在具體生產(chǎn)過程中如果遭受氫腐蝕，其在實(shí)際生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)性能都會(huì)受到影響。冶金化工設(shè)備遭受到的氫腐蝕可以分為以下兩種類型：

①在實(shí)際生過程中，冶金化工設(shè)備材料在高溫高壓環(huán)境下受氫作用，材料的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了顯著改變，導(dǎo)致冶金化工設(shè)備的性能遭到影響，材料發(fā)生變質(zhì)，這種影響對(duì)于冶金化工設(shè)備的影響較大，造成的影響通常都是不可逆的。

②冶金化工設(shè)備材料本身并未發(fā)生改變，原子氫在冶金化工設(shè)備材料中遭到了溶解，在該過程中，會(huì)逐漸變形，這將會(huì)引起脆性作用，該腐蝕性是可以恢復(fù)的，通常說可以通過靜止放置，或者真空加熱的方式使其材料恢復(fù)。

冶金化工設(shè)備氫腐蝕形式如表1所示。

2 導(dǎo)致冶金設(shè)備遭受氫腐蝕的因素

冶金化工設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中，導(dǎo)致其遭受腐蝕的因素有很多，常見的影響因素有應(yīng)力腐蝕、壓力、溫度、雜質(zhì)元素等。

水溶液中如果出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕，若陰極析出的氫氣對(duì)于腐蝕情況的發(fā)生起到了決定性作用，那么可以將這種破壞氣看作為應(yīng)力腐蝕，也可以看作是一種氫脆。高壓高溫氫氣環(huán)境下，冶金化工設(shè)備中的構(gòu)件在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了斷裂情況，對(duì)于這種破壞，既是氫脆，也是應(yīng)力腐蝕斷裂。此外，溫度、暴露時(shí)間、壓力等各項(xiàng)因素，也會(huì)引起氫腐蝕情況的發(fā)生，會(huì)對(duì)冶金化工設(shè)備在具體生產(chǎn)過程中的性能造成一定影響。冶金化工設(shè)備遭受到的氫腐蝕主要由時(shí)間、材料、氫分壓、溫度等各項(xiàng)因素的綜合影響造成的。壓力作用取決于設(shè)備內(nèi)混合氣體的分壓力，依據(jù)操作壓力的大小。

在眾多導(dǎo)致冶金化工設(shè)備出現(xiàn)氫腐蝕現(xiàn)象的原因中，溫度是其中影響最大的影響因素。如果溫度足夠高，此時(shí)，即使氫分壓很低，也會(huì)引起較為嚴(yán)重的氫腐蝕現(xiàn)象。如果冶金化工設(shè)備材料中還有Ta、Nb、Zr等多種金屬元素時(shí)，設(shè)備在應(yīng)用前，容易因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)，從而出現(xiàn)大量脆性氫化物，這將會(huì)導(dǎo)致冶金化工設(shè)備韌性與塑性下降、脆性上升等多項(xiàng)內(nèi)容方面發(fā)生明顯改變，會(huì)對(duì)冶金化工設(shè)備的性能造成較為嚴(yán)重的影響，由此可見，在所有冶金化工設(shè)備材料中，低合金材料的氫脆性對(duì)于氫腐蝕的影響最大。

3 抑制冶金化工設(shè)備氫腐蝕的有效措施

針對(duì)冶金化工設(shè)備發(fā)生的氫腐蝕情況，在實(shí)際抑制過程中可以從不同途徑來進(jìn)行，具體內(nèi)容如表1所示。

3.1 環(huán)境抑制氫腐蝕

氫腐蝕過程中，氫鼓現(xiàn)象是受環(huán)境影響最大的一項(xiàng)因素，因此，在腐蝕環(huán)境中，會(huì)存在一定量的氫化物，或者硫化氫，這些化合物不僅會(huì)對(duì)冶金化工設(shè)備造成腐蝕，而且具有一定毒性，因此，在實(shí)際作業(yè)期間，要做好對(duì)這些化合物的清除工作，避免這些化合物對(duì)設(shè)備造成腐蝕。如果沒有采取合理的方式對(duì)這些化合物進(jìn)行清除，也可以通過其它方式進(jìn)行處理。例如，選擇一些特殊鋼材，不銹鋼就是一種不錯(cuò)的選擇。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，可以通過添加塑料保護(hù)層的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼材的合理保護(hù)，通過上述措施，冶金化工設(shè)備遭受到的氫腐蝕情況可以得到抑制，確保設(shè)備的性能始終都能夠保持在一個(gè)良好的狀態(tài)，完成相應(yīng)的生產(chǎn)工作。

3.2 壓力抑制氫腐蝕

壓力抑制氫腐蝕在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以通過降低拉伸應(yīng)力方式實(shí)現(xiàn)，通過該處理方式，可以有效降低陽力腐蝕的具體敏感性，同時(shí)，也能夠降低冶金化工設(shè)備中的氫脆和應(yīng)力腐蝕斷裂兩者發(fā)生的疊加效應(yīng)，避免（下轉(zhuǎn)第184頁）（上接第182頁）發(fā)生嚴(yán)重的氫腐蝕現(xiàn)象。例如，采取冷加工處理的方對(duì)黃銅件進(jìn)行處理，此時(shí)，可以對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行合理消除，從而避免冶金化工設(shè)備在運(yùn)行期間發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，保證設(shè)備可以正常運(yùn)行，能夠完成相應(yīng)的生產(chǎn)作業(yè)。

3.3 材料抑制氫腐蝕

冶金化工設(shè)備在材料選擇時(shí)，一定要做好相應(yīng)的分析工作，選材時(shí)，在條件允許的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量選擇一些對(duì)氫脆敏感性較低的材料，例如，比較常見的材料有Ni、Mo，完成對(duì)材料的選擇后，在實(shí)際操作期間，應(yīng)當(dāng)盡量減少氫氣的產(chǎn)生量，實(shí)現(xiàn)對(duì)氫腐蝕情況的合理控制。此外，也可以專門選擇一些對(duì)氫腐蝕具有較強(qiáng)抵抗能力的鋼材料，從而達(dá)到抑制氫腐蝕的作用。抗氫腐蝕鋼材中具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的碳物質(zhì)，這種碳物質(zhì)的存在，可以起到抑制碳和氫物質(zhì)反應(yīng)的發(fā)生，起到保護(hù)冶金化工設(shè)備的作用。

3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抑制氫腐蝕

針對(duì)冶金化工設(shè)備遭受的氫腐蝕的抑制，除了以上幾種措施外，也可以通過改進(jìn)冶金化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)結(jié)構(gòu)的合理改進(jìn)，可以有效避免冶金化工設(shè)備中的腐蝕介質(zhì)集中，引發(fā)嚴(yán)重的氫腐蝕情況。在對(duì)冶金化工設(shè)備結(jié)構(gòu)改造期間，可以適當(dāng)?shù)膽?yīng)用涂層或緩蝕劑，通過對(duì)這些方式的合理應(yīng)用，都可以起到對(duì)冶金化工設(shè)備氫腐蝕現(xiàn)象的抑制作用。

4 結(jié)束語

近幾年，我國冶金化工行業(yè)得到了快速發(fā)展，這也使冶金化工生產(chǎn)狀況變得更加復(fù)雜，冶金產(chǎn)品的種類也變得更加多樣化，因此，人們加強(qiáng)了對(duì)冶金化工設(shè)備在運(yùn)行過程中的氫腐蝕現(xiàn)象抑制以及冶金化工設(shè)備具體應(yīng)用壽命的重視。隨著人們對(duì)氫腐蝕問題研究的不斷深入，相信在不久的將來，冶金化工設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)過程中氫腐蝕將會(huì)被克服。

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