酸性環境中壓力容器用鋼及腐蝕防護新發展

王旸 宋陽

摘要：壓力容器工作環境惡劣復雜，通常在高溫高壓高腐蝕下工作，尤其在酸性環境中腐蝕性更強。本文首先分析了壓力容器使用過程中酸性環境的定義，以及酸性環境對壓力容器使用安全帶來的影響。其次，重點探討壓力容器在酸性環境中使用安全性提升以及腐蝕防護的有效技術，重點從腐蝕防護與專用鋼材選擇兩方面進行，提升壓力容器在酸性環境中的使用穩定性。

關鍵詞：酸環境;壓力容器;腐蝕防護

一、壓力容器使用中對酸性環境的定義

關于壓力容器使用過程中對酸環境的定義，通常是指當在水與硫化氫混合的天然氣氣體中，硫化氫的分壓≥0.005MPa，此時便定義環境為酸環境。酸環境會導致壓力容器，在使用過程中鋼材質受到腐蝕，被腐蝕的部分會出現保護程度不均勻的現象，從而導致壓力容器局部開裂的嚴重安全隱患。酸環境會根據硫化物應力開裂最終造成的腐蝕影響來定義，并且在不同形態下，素表現出的腐蝕影響，也有極大差異性，需要根據硫化物在不同環境中，變現出的腐蝕影響強度作出劃分，例如在常溫狀態下并不會出現酸腐蝕，但在使用過程中，一旦發生電離，或者其他原因，將會造成嚴重的酸腐蝕影響問題，這種受溫度變化影響發生腐蝕的情況，也是十分常見的。

二、酸環境對壓力容器安全使用的影響

酸環境對壓力容器使用安全存在極大的隱患，其中最常存在的腐蝕類型為硫化物應力開裂。金屬壓力容器自身已經出現拉應力，在與酸環境中腐蝕情況下所產生的聯合作用力形成一體后，會導致金屬壓力，容器壁突然發現斷裂。這種現象影響十分嚴重，也是所有壓力容器酸，腐蝕影響中最為嚴重的類型。酸環境對壓力容器，鋼材質的腐蝕影響可能是持續存在的，雖然在使用初期并沒有出現壓力容器炸裂的問題，但隨著酸環境腐蝕不斷滲透，這種問題也會逐漸凸顯。壓力容器一旦出現破損或者爆炸，將會造成嚴重的經濟損失以及人身安全隱患，酸環境下壓力容器使用將長期暴露在隱患中，相當于一顆不定時炸彈，隨時都有引爆額危險。

三、壓力容器用鋼及防腐蝕技術新路徑

（一）專用鋼技術

為解決壓力容器在酸腐蝕環境中的使用安全隱患問題，目前技術已經能夠生產壓力容器中的專用鋼。能夠應對壓力容器，鋼材質使用過程中所面臨的不同隱患，選擇專用鋼來對其進行生產控制，專用鋼自身穩定性極強，不容易發生化學反應，屬于一種低活性的合金材料。化學腐蝕造成鋼材損壞，在進行專用鋼選擇時，會考慮所處使用環境特征，以及使用過程中，可能會涉及到的隱患問題。專用鋼造價成本比較高，但相比于傳統的碳素鋼，在焊接過程中，不會產生薄弱的情況，能夠始終保持生產使用過程中的穩定性。根據調查統計顯示，碳素鋼在使用過程中，產生酸腐蝕造成的損壞，大部分發生在焊接的區域中，這一部分在受力均衡程度上相對比較低。生產加工中使用，容易出現損壞。而應用脫氧鋼在焊接加工，以及其他方面，都可以達到最佳的使用效果，并且不容易出現質量安全隱患。專用鋼技術目前正在不斷的發展進步，技術應用也不斷投入到檢驗中，從專用鋼技術層面，降低壓力容器使用中受到的安全隱患影響，最終效果也十分的理想。

（二）容器修復技術

金屬壓力容器使用在酸腐蝕環境中可能已經出現表面損壞，但并不影響使用，此時如果不及時采取修復措施，損傷的區域將會繼續發展嚴重，最終導致壓力容器整體損壞。對于表面存在的損傷，并且暫時不會影響到使用安全，此時可以通過修復技術來恢復安全性。但在修復技術應用中，需要根據表面的損傷情況來進行確定，通常情況下，如果表面的損傷鼓泡，直徑小于50mm，可以通過鉆孔來消除內部存在的應力，打破應力平衡，或者直接將這部分損壞鋼材直接切割掉，使用新的鋼材進行焊接修復。在進行損傷修復前，還需要對壓力容器的結構強度，以及使用過程中的壓力情況，進行精準分析，以免在使用過程中出現修復區域炸裂破損的問題。修復技術應用會涉及到后期的焊接處理，因此同樣要考慮在焊接結束后的熱處理階段，是否能夠達到最佳效果，保障修復的各個環節中，均能夠達到壓力容器使用安全性提升的效果，以免在使用中出現嚴重的安全隱患問題，影響到修復的最終效果。

（三）酸腐蝕防護技術

酸腐蝕防護，需要使用新型材料來降低腐蝕影響，尤其是針對使用期間存在的問題，根據壓力環境分析，可以適應聚合材料，這樣在生產加工中，不容易發生酸腐蝕，也能夠確保在生產加工中，酸腐蝕帶來的影響被降低。集合材料屬于一種新型的非金屬材料，環氯樹枝，最為一種新型的防腐蝕材料，能夠使用在不同附體表面中，并且自身的化學性質十分穩定，并不以發生反應。可以將其使用在金屬壓力容器與酸環境接觸的部分，從而避免壓力容器壁直接與酸環境相結合，造成腐蝕影響。使用在不同環境下，對于各類影響的綜合控制，材料創新與技術創新是最直觀有效的方法，材料創新以及技術創新，都會重點突出與金屬材料之間的融合性，能夠通過這種方法，幫助增強金屬材料自身的抗壓能力，以及在使用過程中，是否能夠存在壓力影響。酸腐蝕防護技術并不是單一應用的，還需要與專用鋼技術結合使用，突出體現對壓力容器在酸環境下的安全防護效果。

結語

在酸性環境中使用的壓力容器，環境的腐蝕性是一個突出的必須認真考慮的問題。它影響到壓力容 器的腐蝕裕量選取和選材以及設備的結構和熱處理要求。為此， 各國對其進行了大量的研究和現場實踐。通過簡 述國內外在酸性環境中壓力容器用鋼及腐蝕防護現狀，其中包括酸性環境的新定義， 酸性環境中的腐蝕類型以及 我國發現的氫致開裂典型失效分析實例， 酸性環境用鋼的實驗室評價， 我國酸性環境壓力容器防止硫化物應力開裂（SSC）的經驗和國外酸性環境中壓力容器用鋼的新發展來認識世界先進水平， 發展國內酸性環境壓力容器用鋼 及腐蝕防護。

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作者簡介：

王旸，宋陽，沈陽東方鈦業股份有限公司。