化工生產壓力容器防腐技術研究

紀海明

摘要：在化工生產過程中難免會產生各種問題，其中壓力容器防腐一直是亟待解決的技術問題之一，隨著科學的不斷進步，人們對解決這項問題的投入也在不斷地增大，解決的方法也越來越先進。本文就將對壓力容器腐蝕的原因進行研究、探討，以及其防腐蝕的原理進行介紹。并將從容器的材料、物理結構設計以及介質的處理、維修保護等方面進行詳細的介紹。從其原理方法、處理技術以及經濟效益等方面選擇出最佳的處理方案，保證化工生產能夠安全高效的進行。

關鍵詞：化工生產;壓力容器;防腐技術

引言

壓力容器屬于一種特殊設備，是一種對氣體或液體有一定盛裝作用并且能承受一定壓力的設備。壓力設備的工作范圍也具有一定的要求，它所能承受的最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）;盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa·L的氣體、液化氣體以及標準沸點等于或者低于60℃液體。它是化工過程中化學反應的場所，在化工生產中具有非常重要的作用。在實際的生產使用中，壓力容器會受到各種內部和外部因素的影響，從而產生腐蝕或者其它物理損傷，這樣就會影響化工生產的正常進行。如果壓力容器腐蝕嚴重的話，就會影響化工流程的正常進行，嚴重的話可能會造成爆炸，不僅威脅化工流程的進行，還可能威脅人民群眾的生命財產安全。所以，保證生產過程中壓力容器的安全至關重要。另外壓力容器腐蝕在環境污染方面也會造成一定的影響，導致很多污染物質的排放，從而對生態環境產生嚴重破壞。除此之外，壓力容器的腐蝕也會造成一些自然資源特別是化工材料資源的浪費，因此我們有必要研究并探討壓力容器的腐蝕規律，從而更好的做到預防以及后續的維護。

一、壓力容器被腐蝕的原因

制造壓力容器的材料一般為金屬，金屬相對于其他材料化學性較強。所以造成容器腐蝕的一般原因為金屬在不同的溫度、壓力以及濕度下產生了不同的化學反應。因此，根據金屬所具有的特性將容器腐蝕的原因主要由以下幾個因素組成。

1、金屬本身的腐蝕性

大多數的金屬的化學性質都很活潑，一些不活潑的金屬也可以在催化劑下進行化學反應，例如在不同的環境條件下很容易發生化學反應，所以我們必須得考慮其自身的腐蝕性，其自身腐蝕性無論大小都不可忽視。有研究表明，壓力容器的腐蝕速度與制造所用的金屬材料的金屬含量成正比，金屬含量越高，它的腐蝕速度就會越快，相反，金屬含量越低，腐蝕速度就會越慢。并且，如果壓力容器的表面是由金屬構成的，如果它的表面不夠光滑，那么它就會被加速腐蝕，相反表面越光滑，那么它的腐蝕速度就會越慢，因為金屬本身物理構造影響其腐蝕速度。

2、外界環境的影響

化工生產的過程中一定會產生或者用到的化學物質，比如鹽酸、硫酸等腐蝕性物質，甚至空氣中所含有的水以及氧氣等都有可能腐蝕壓力容器。容器作為生產過程中必不可少的一項工具，它不可避免的與這些化學反應中可能的物質接觸，在這些外部環境的干擾下，容器被腐蝕就變得更加的容易，并且腐蝕速度也隨著腐蝕性物質的含量、濃度的增加而加快。

3、物理腐蝕

在常溫常壓的條件下，除了極少數的活潑金屬，其他的金屬之間互相不會發生反應。但是高溫使金屬自由能大幅度上升，并且加速分子之間的運動，化學生產過程經常是處于高溫高壓的環境，這樣熔點較低的金屬就可以有固態變為液態，然后會對熔點較高的為變成液態的金屬產生溶解作用，這種現象是單純的物理現象，是物理性質的溶解作用，因此被稱為物理腐蝕。如典型例子液體鋅，就充分運用上述原理，對鋼制材料所制成的物理材料具有侵蝕融解作用。

4、電化學腐蝕

電化學腐蝕是指在化學生產的過程中，壓力容器的內壁金屬會與參與的化學原料反應，因為容器內部分布著不同的陰陽離子，從而會產生電位差，這樣會構成一個完整的電路，使得容器內部的金屬不斷地參與到原電池反應當中，這樣內壁的金屬原子不斷地被破壞，最終導致內壁金屬不斷的掉落，直至形成最大程度的腐蝕。電化學過程中腐蝕速度是逐漸加快，并且危害性也是在幾類腐蝕中也是相對嚴重的，并且在金屬容器中發生容器與化學原料的腐蝕是最常見的。所以，電化學腐蝕也是一種常見的腐蝕現象。

5、應力腐蝕

當在進行化學生產的時候，原料在裝置內是運動的，化學原料要在容器的內部進行充分的攪拌，這樣容器內部要不斷的與各種化學原料發生摩擦等相互作用，由于有的原料可能是糊狀或者較為粘稠，這樣容器內壁受到的摩擦力就比較大，也會受到很強的沖刷作用，不管是擠壓還是摩擦等一系列相互作用，都統稱為應力作用，由應力作用產生的腐蝕叫做應力腐蝕。應力腐蝕的發展速度非常快，并且從容器外部很難發現，不易察覺，因此它造成的破壞性很大。

6、化學腐蝕

化學腐蝕最根本的原因就是容器內部進行了化學反應。化學反應是物質的原子進行了重新的排列與組合產生新物質的過程。化學反應常常伴隨著發光發熱、顏色發生改變或者是產生沉淀等。判斷是否發生了化學反應的唯一一個依據就是是否產生了新的物質。化學壓力容器中發生各種各樣的化學反應，有的化學反應可以人為監測和控制，有的無法作出預判和防治，這些反應會或多或少改變容器內部的材料成分因此根本無法避免化學反應對于壓力容器的危害，使得壓力容器在一定的程度受到腐蝕，降低容器的使用壽命。

二、避免容器被腐蝕的方法

1、改造容器的構造

一般情況下，具有特殊作用的容器都有特殊的構造，并且能做到具有反復作用的容器的材料有非常重要，尤其主材料更要滿足國家的標準要求，他們在設計以及制造的過程中都有著一定的設計以及制造標準，并且也只能有符合標準、有能力的公司才可以生產。目前，這些用于化工生產的壓力容器都有專門的生產部門來負責設計和制造。所以，有關部門在設計和制造前要考慮好各種因素。例如材料之間的相互作用，和外界所施加的各種不可抗力因素。做好容器的防腐工作，選擇那些抗腐蝕的材料，改進容器的設計結構，并且要保證組成容器各個部分所采用的材料之間不會發生腐蝕等化學反應，所以，在選材以及設計時一定要非常慎重，考慮再三。

2、注意腐蝕劑的使用

抗腐蝕劑是一種可以減緩腐蝕速度，降低腐蝕程度的一種化學物質，它具有很強的抗腐蝕性，具有良好的經濟效益，因此被廣泛的應用于一些需要抗腐蝕的生產領域中。這種抗腐蝕劑其實就是一種化學混合物質，當這些抗腐蝕劑覆蓋在金屬表面上，就相當于給金屬覆蓋了一層致密的保護膜，防止金屬與水、氧氣以及其它的腐蝕性物質接觸，可以減緩或者抑制金屬發生腐蝕。這就是通過化學的手段來避免腐蝕。并且抗腐蝕劑的制作成本低廉，效果顯而易見，從而導致了目前市場上的防腐蝕劑的種類繁多，并且也沒有明確的使用量的說明，所以在實際的使用中具有一定的難度，不過即使使用了防腐蝕劑，也有可能因為防腐蝕劑的種類、用量等因素的影響，不能完全保證容器的腐蝕程度會降低或者被抑制。所以，對抑制劑的研究還得長期的進行。

3、制造安裝

安裝工藝對壓力容器的防腐起到相當重要的作用，所以我們必須嚴格監測各類加工工藝操作方法。例如降低溫度引起的應力是產生壓力容器腐蝕的一些重要因素。在壓力容器生產過程中，我們應該盡量用熱加工代替冷卻安裝，這樣可以對一些應力因素進行消除，并且還能在一些隱患方面有一定的預防作用。在一些特別材料例如高強度不銹鋼和低合金焊接時，我們應該采用干燥和干凈的環境。

4、運用電化學法

電化學法在金屬防腐蝕方面有著重要的作用，是金屬防腐的有效措施之一，具有獨特的作用。電化學法通過一定的化學原理，通過化學反應，減輕金屬的腐蝕程度。最常用的電化學法有兩種，一是犧牲陽極法，犧牲陽極法指的是犧牲一些比壓力容器材料更加活潑的金屬如鋅、鋁等。從而對我們的容器進行保護。另外一種是外加電流法，但是這種情況或許成本稍大一些。雖然這兩種方法采用了不同的原理，但本質上只是一種化學原理的互相的轉換。但是他們都可以在一定程度上減輕金屬的腐蝕。

（1）犧牲陽極法

犧牲陽極法顧名思義就是將還原性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發生氧化反應而消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕。在實際中就是通過電極電勢將壓力容器中的金屬或者合金組成的那些部分作為陽極，并將其固定到要保護的金屬的表面，這樣就形成了一個原電池，電池的陰極就被保護不受腐蝕。這種做法通常被用在金屬、合金以及鋁制的容器中。這種方法除了被用在化學生產容器的防腐中，他還被廣泛的應用于石油管道、大型儲油設備以及河道閘門中，是一種經濟效益高，安全性也高的防腐蝕方法。

（2）外加電流法

外加電流法與犧牲陽極的陰極保護法有所不同，外加電流陰極保護是通過外部電源來改變周圍環境的電位，使得需要保護的設備的電位一直處在低于周圍環境的狀態下，從而成為整個環境中的陰極，這樣需要保護的設備就不會因為失去電子而發生腐蝕了。這種方法主要用在大型設備的陰極保護或者土壤電阻率比較高的環境中的設備的陰極保護，比如長距離輸油輸氣等埋在地下的工業管道還有大型的儲備石油等工業原料的儲罐群都是使用這種外加電流的陰極保護方式。

5、應用表面覆蓋的方法

表面覆蓋法就是將一層特殊的物質通過某種手段覆蓋到金屬的表面，形成金屬保護層，將金屬與其他的物質分開，這是一種普遍的使用的防腐蝕的方法，因為它的成本很低并且操作起來也比較方便快捷、成效也比較明顯。比如說，在壓力容器的表面涂抹上油漆或者是在其表面進行烤漆，這樣容器表面就不能與氧氣、水等物質接觸，或者在金屬的表面鍍上一層其他的金屬，比如Zn、Cr等，這些金屬比較容易與氧氣反應生成一層致密的氧化物薄膜，阻止金屬與水氧氣等物質進行反應。我們平常的辦法采取電鍍，一般鍍層大于1層小于3層，大約只有幾十微米的厚度，雖然鍍層不厚，但是其效果顯而易見。并且能夠較長時間的保護容器，而且維修成本也不高。另外一種則是涂層，使用一些化學有機涂料隔絕空氣，這也是大眾最為熟悉的手法，也是生活中最為普通的和普遍的防腐方法。這種方法效果不置可否，但其成本相對貴一些。并且對人體健康安全還有一定的危害的作用。

6、提高焊接質量

在生產容器時，提高焊接的質量，可以降低容器在接口處的殘余應力，這樣可以降低裂縫產生的概率， 改善焊縫的熱影響區域的性能。在不銹鋼材料的焊接上經常采用電弧焊和氬弧焊這兩種焊接方式。在焊接后，為了防止壓力容器出現超標等缺陷，常常進行穩定化熱處理，并進行晶間腐蝕試驗以及檢查其外觀，有的還應根據設計時的圖紙進行射線探傷等方式進行無損檢測。

7、合金化

合金化其原理就是在壓力容器材料中加入一些鈍化的合金的材料，在進行一定含量的比例之后，材料本身就具有一定的抗腐蝕性。這種方法從壓力容器內部材料出發，從根源上達到抗腐蝕性作用，這種效果顯著，但是也或多或少的存在一些問題，例如在金屬老化上就會導致其作用效果大幅度減弱。

8、材料的合理選用

在壓力容器選擇上我們應該盡量選擇一些不容易被腐蝕的材料。同時我們應該從不同方面考慮選材，例如物理方面和化學方面等。我們不僅考慮溫度、壓強等物理方面的影響。還要考慮化學方面的影響，例如pH值等。另外一方面，也要考慮的價格是否低廉。如果價錢貴，我們是否能承擔。

9、環境處理方法

這是在壓力容器工作過程中對其采用的一種方法，我們可以隨時監測化工過程溫度、壓強等。并且我們時刻對其最合理的控制，防止過程中一些不必要因為環境導致的腐蝕。

三、壓力容器的維護

化工生產過程中導致壓力容器產生腐蝕的原因有很多種，以至于防止容器發生腐蝕的方法也是多種多樣的。我們要根據不同的腐蝕原因采取不同的防腐蝕方式，做到對癥下藥。但是，僅僅做好防腐蝕工作是不夠的，做好后期的維護工作也是非常重要的。后期的維護作用不僅能保證抗腐蝕措施的正常進行，還能保證容器一些非腐蝕性的物理損壞的維修。生產企業必須注意設備的后期管理工作，嚴格遵循相應的規章制度，對設備進行定期的檢查，將故障扼殺在搖籃之中，小麻煩解決就不會變成大麻煩，為了防止大麻煩的出現，這個環節就變得額外重要。隨時掌握設備的工作情況，時刻注意設備的腐蝕程度，定時對設備進行檢測，即使防腐工作做得非常好，但也不可避免在使用過程中產生的損害，防腐層可能會因為在使用過程中與其他物質發生化學反應而被破壞，失去原有的功能，這個時候我們就要定時更換反腐層;防腐設備也有可能存在著老化等情況，這些情況不可避免，任何材料都不可能一直保持完好如初。所以不做好后期的維護管理工作，就會使這些防腐措施慢慢的失去它原有的功效，壓力容器就會遭到腐蝕，造成人力物力的損失，嚴重的還有可能造成各種安全事故，造成一些無法彌補的結果。

四：結語

綜上所述，腐蝕情況的出現對壓力容器迫害性非常大，壓力容器在化學生產中起著非常大的作用，一但容器出現了腐蝕將會影響到整個生產過程，因為容器出現腐蝕，那么生產速度就會降低，效率也會隨著下降，時間久了也會出現一些安全隱患，并且一系列的安全問題也紛至沓來。所以，從事壓力容器防腐蝕的工作人員以及相關的化工單位更要重視防腐蝕，要不斷的加強創新，掌握防腐蝕的新技術、新方法、新手段，在實際的工作中，技術人員要掌握引起腐蝕的物理原因和化學原因，對這些原因進行深入研究，找到解決這些問題的方法，及時發現找到合適的方法對其進行處理;同時要將科技與實際經驗相結合，對這些原因進行深入探索，掌握它們對容器破壞的規律和條件，從這些方面入手研究新的抗腐蝕的方法，并且總結經驗，提高我國在金屬抗腐蝕方面的實力，延長設備的使用時間，實現對化工容器的效率最大化，保證化工流程順利進行，從而保障人民的生命財產安全，在經濟上更要不斷地做到低投入高利潤的目標，實現經濟效益的最大化。縱觀我國，現在的對這方面也提出一系列的相關法規，目的也是希望在這方面能嚴格要求，但一些企業的管理水平與國家的要求還存在一定的差距，因為這些企業由于其自身各方面的因素導致自己所有模式粗糙，很難達到國家所指定的標準。但隨著國家發展，一些人為意識形態的提升，我們會在這這些方面越做越好。

參考文獻：

【1】徐蘭洲;酸洗槽的防腐技術[J];腐蝕科學與防護技術;1991年02期

【2】劉偉;金屬油罐腐蝕機理和防腐新技術[J];港口科技動態;2000年08期

【3】劉光松;;現代防腐蝕技術在叉車上的應用[J];設備管理與維修;2007年05期

【4】吳慶華;;重防腐技術在變電站鋼結構表面涂裝中的應用[J];江西電力;2007年05期

【5】林達夫;俄羅斯一種新型高效熱力設備防腐技術[J];內蒙古電力技術;1995年06期

【6】李瑞超，翟利敏 ，張愛梅;鍍鋅磷化噴塑綜合防腐技術的應用[J];設備管理與維修;1996年08期

【7】李偉;夏玥;;淺談電弧噴涂防腐技術在鋼結構上的應用[J];煤炭科技;2009年01期

【8】張璇;高速公路交通工程鋼構件防腐技術綜述[J];公路交通科技;2003年S1期

【9】馮艷艷;埋地煤氣鋼管的防腐[J];石家莊職業技術學院學報;2005年04期

【10】詹柏林;朱有蘭;陳穎;張永泉;;金屬換熱器防腐技術研究進展[J];材料導報;2006年12期