壓力容器腐蝕與防護

高慧文，白志偉，武鵬，李勝利，李原，張浩

（天津渤海石化有限公司，天津 300001）

化工生產中常見的壓力容器都是由金屬材料制成的，壓力容器與它所處的環境之間無時無刻不在進行著化學或電化學反應而引起材料的變質和變性，稱為壓力容器的腐蝕，其腐蝕原因復雜多變，而且影響因素也很多。從材料學的觀點來看，除了幾種特殊的耐腐蝕材料外，其余碳鋼都會自發的發生腐蝕。研究表明壓力容器的破壞很少是由于機械或者物理因素造成的,腐蝕因素才是金屬破壞的主要原因。所以研究材料的腐蝕對壓力容器來說是不可忽略的重要課題。

1 壓力容器腐蝕與危害

1.1 壓力容器的腐蝕的分類

壓力容器的腐蝕破裂是指容器殼體由于受到腐蝕介質的腐蝕而產生的一種破裂形式，壓力容器腐蝕的九種形態：壓力容器的均勻腐蝕、應力腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開裂（氫腐蝕、白點、氫脆）、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞、摩耗腐蝕（微動腐蝕、沖擊腐蝕、空泡腐蝕）。

1.2 壓力容器腐蝕的危害

1）金屬的均勻腐蝕和局部腐蝕會使壓力容器整體或局部的壁厚減薄，造成承載壓力下降導致破裂；2）金屬的應力腐蝕或腐蝕疲勞會造成壓力容器上出現致命性的的裂紋，造成容器開裂泄漏，嚴重時會導致突然脆性破裂并引起爆炸；3）腐蝕有時會導致材料性能發生退化，使其不能滿足設計要求。

2 影響金屬腐蝕的主要因素

金屬及合金成分、雜質含量和表面狀態等決定金屬腐蝕速度的因素為材料的特性因素。特性因素是我們在使用中無法改變的，它是由材料自身性質決定的。介質性質濃度、pH 值、溫度、壓力、流速等工況稱為外部環境因素，是我們在使用中決定的。而且這些因素相互制約，相互作用，關系特別復雜。

2.1 材料的特性因素

壓力容器的腐蝕受到金屬材料本身化學成分和結構特性的影響。越活潑的金屬，就越容易失去電子而被氧化。如果金屬晶格間雜質不如該金屬活潑，則容易形成原電池反應而使金屬發生電化學腐蝕。另外金屬腐蝕也與晶間密度有關，晶間縫隙越大腐蝕性雜質就越容易深入，從而直接腐蝕晶格。

2.2 外部環境因素

1）因為壓力容器承載的物料類型較多，這些物料所包含的化學成分比較復雜，所以不可避免的存在腐蝕性物質，比如酸、堿、鹽等，以及與金屬表面接觸的物料pH 值，甚至是材料表面光潔度。這些因素都可能會導致壓力容器出現腐蝕現象。2）與金屬表面相接觸的各種環境介質，比如濕空氣、腐蝕性氣體、電解質溶液都容易被腐蝕。所以壓力容器間要保持一定的距離，以免泄漏時影響其他設備。

3 防護措施

壓力容器的腐蝕與選材設計、維護管理等多種因素有關，防止壓力容器腐蝕的基本措施簡述如下。

3.1 科學選材

材料的選用要求在對其化學成分、晶相結構、力學性能、物理性能和化學性能等內部質量的要求上，不僅滿足材料的使用要求，還要充分考慮制造成本。在進行材料選擇時，主要從壓力容器的負載情況、材料的使用環境和材料的使用性能要求三個方面考慮。

3.2 設計合理的結構

在壓力容器的設計與制造工藝上盡量不造成縫隙結構是避免其受到腐蝕最有效的方法。盡可能避免采用金屬和非金屬的連接，設計上盡量采用滿焊結構，用焊接代替鉚接或螺栓連接。用對接焊接不用搭接，搭接焊的縫隙要用連續焊、釬焊或捻縫的方法將其封塞。設計上避免銳角和死角使結構能夠完全排流，以在生物或碎屑等在這些部位的集積或出現沉淀時能及時清除。用不腐蝕的堵縫劑或用焊接來封閉已存在的縫隙。連接部件的法蘭盤墊圈采用非吸水性材料。在裝配前接合面要刷涂料或覆蓋涂層、堆焊耐腐蝕材料。

3.3 維護管理

壓力容器在化工生產中至關重要，而化工容器在使用過程中容易發生腐蝕，一旦發生腐蝕則造成的危害巨大，嚴重威脅了人身安全，對企業造成了不可挽回的損失。但一些私營企業的管理水平與國家相關法規要求還存著巨大差距，有些企業由于受資金規模、人才和設備資源等因素的制約，企業管理系統模式落后、制度化、規范化管理嚴重滯后。亟需認真具體地研究我國在用壓力容器的現狀，搞好使用管理、提高運行水平。特種設備主要負責人必須定期開展對各類壓力容器相關人員的安全教育培訓工作，提高企業特種設備的安全管理水平，提高操作人員的安全意識、操作技能和遵章守紀的自覺性，避免事故發生。