淺談壓力容器腐蝕與防護(hù)

單會娜

摘要：壓力容器，是指裝載液體和氣體并承擔(dān)較大壓力的密閉性設(shè)備，或內(nèi)部有可形成壓力的流體，以及受外壓的設(shè)備等。壓力容器是一種能夠承受壓力的密閉容器。壓力容器的用途極為廣泛，它在工業(yè)、民用、軍工等許多部門以及科學(xué)研究的許多領(lǐng)域都具有重要的地位和作用。其中以在化學(xué)工業(yè)與石油化學(xué)工業(yè)中用最多，僅在石油化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用的壓力容器就占全部壓力容器總數(shù)的50 %左右。壓力容器具有重要作用，裝備制造業(yè)的升級是中國邁向制造業(yè)強(qiáng)國的必經(jīng)之路，直接影響和決定著其下游產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的競爭力，是國家綜合國力的重要體現(xiàn)。筆者在下文淺談壓力容器腐蝕的原因，危害以及防護(hù)措施，旨在促進(jìn)本行業(yè)未來的持續(xù)發(fā)展

關(guān)鍵詞：壓力容器? ? 腐蝕? ? 防護(hù)

1.壓力容器腐蝕的分類

壓力容器的直接承受腐蝕性和間接破裂性的狀態(tài)破壞是指由于壓力容器內(nèi)部殼體由于受到其他壓力源的腐蝕和對壓力介質(zhì)的強(qiáng)烈沖擊而直接破裂產(chǎn)生的一種間接腐蝕性和破裂性的破壞形式，壓力容器內(nèi)部受到直接腐蝕的七種危害破裂形態(tài)形式介紹如下：

1.1壓力容器的全面腐蝕，又稱為均勻腐蝕

在金屬暴露的表面或大部分面積上產(chǎn)生基本的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)稱為全面腐蝕或均勻腐蝕，例如一塊鋼或鋅浸入稀硫酸中，通常是在全部表面上以均勻的速度溶解。不銹鋼在強(qiáng)酸，強(qiáng)堿中一般也呈現(xiàn)出全面腐蝕特征。遭受全面腐蝕的設(shè)備，是以金屬的厚度逐漸減薄的形式而最后破壞。從工程角度看，全面腐蝕并不是威脅很大的腐蝕形態(tài)，因為設(shè)備的壽命可以根據(jù)簡單的腐蝕試驗進(jìn)行評估，設(shè)計時可以考慮足夠的腐蝕裕度。但要注意的是在使用過程中，腐蝕速度往往因環(huán)境因素的變化而發(fā)生變化，因此需要以適當(dāng)?shù)臅r間間隔，周期性地進(jìn)行一些必要檢測，否則也會發(fā)生意想不到的腐蝕事故。

1.2壓力容器的應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力介質(zhì)腐蝕破壞是在介質(zhì)破裂時因為受到不能承拉較大強(qiáng)度應(yīng)力的脆性金屬材料和特定的脆性應(yīng)力介質(zhì)腐蝕金屬介質(zhì)的共同承受應(yīng)力相互作用而直接接觸產(chǎn)生的一種特殊的耐脆性應(yīng)力腐蝕介質(zhì)破壞，而且往往一些材質(zhì)具有比較高韌性的都可以是優(yōu)質(zhì)金屬材料。如果用的是一種低碳型的不銹鋼，鈷高碳鋼和鎳奧氏體狀的高碳不銹鋼等，容易因為加熱產(chǎn)生這樣的一種高度的耐脆性而被嚴(yán)重破壞。所以存在冷熱和耐應(yīng)力高壓容器中的腐蝕性鍍層的發(fā)生破裂對各種冷熱壓力容器的長久使用性和安全性來說可能都會危害很大。

1.3點蝕

點蝕是指由于壓力容器點面的腐蝕處理集中于壓力金屬表面的個別深度小點腐蝕處理點而深度較大的孔點腐蝕也可以稱為小孔孔點損傷或小孔點損。 點蝕是其中腐蝕最大、隱患大和性質(zhì)最強(qiáng)的一種。它幾乎破壞了整個壓力容器的內(nèi)部穿孔，因為它的點蝕非常小，而且經(jīng)常被腐朽物互相遮擋，所以往往很難被人發(fā)現(xiàn)。不銹鋼儲存容器就是用于儲存含有多氯和鐵離子腐蝕介質(zhì)的，很容易被點蝕所直接破壞。

1.4壓力容器與晶粒間的酸性腐蝕

晶間腐蝕，局部金屬腐蝕的一種，沿著外部金屬體與晶粒之間的邊緣界限向內(nèi)部腐蝕延伸。主要形成原因之一是晶粒的外觀表面外部化學(xué)雜質(zhì)組成和內(nèi)部化學(xué)雜質(zhì)或其他應(yīng)力因素存在的巨大差別。晶間腐蝕效應(yīng)會直接破壞其與晶間體的結(jié)合，大大減少了固體金屬機(jī)械性對強(qiáng)度的直接損害。

1.5壓力容器的氫致開裂（堿性腐蝕，白點和酸性氫脆）

由于大量氫離子滲透這些金屬的內(nèi)部，導(dǎo)致這些金屬的磁性能迅速惡化的現(xiàn)象稱為氫磁性破壞。氫的化學(xué)損傷過程包括：產(chǎn)生氫脆，氫鼓，脫碳和其對氫氧的腐蝕等。

1.6.壓力容器縫隙化腐蝕在連接部或焊接部分缺陷處，一般情況會出狹小的縫隙（縫隙一般為0.0601 mm ），這個縫隙寬度足以讓電解溶液進(jìn)入縫內(nèi)的金屬，然后和縫外的金屬組成短路電池，然后在在縫中發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕作用，這種局部性的腐蝕叫做縫隙。

1.7金屬腐蝕疲勞

金屬構(gòu)件在交變腐蝕流體介質(zhì)及交變流體應(yīng)力的相互作用下容易發(fā)生腐蝕破裂，稱為金屬腐蝕疲勞。在交變力和應(yīng)力的相互作用下，金屬可以生成多個滑移運(yùn)動臺階，提供孔蝕活性。孔蝕穿晶產(chǎn)生初始穿晶裂紋，其末端尖部陽極晶體溶解后可形成底部穿晶狀的裂紋，這些脆性裂紋可以擴(kuò)展擴(kuò)大到交變的腐蝕應(yīng)力范圍，從而可以導(dǎo)致由于腐蝕反應(yīng)過度和疲勞的脆性裂紋。

2.壓力容器腐蝕原因

2.1外部環(huán)境

壓力容器完全直接暴露在自然空氣中，環(huán)境也就就構(gòu)成了導(dǎo)致壓力容器腐敗的重要形成原因。 壓力容器所需要攜帶的化學(xué)試劑原料種類較多，所含的化學(xué)物質(zhì)使用成本高，不可避免地就會混雜了少量的具有腐蝕性化學(xué)材料，如酸、堿等，這些試劑組成極素都有可能直接導(dǎo)致整個壓力容器受到腐蝕。外部環(huán)境影響因素對使用壓力容器的正常腐蝕反應(yīng)有多種不同的直接影響，第一種就是長時間的使用而出現(xiàn)的容器腐蝕，內(nèi)壓溫度升高時則可明顯催化反應(yīng)，加快容器腐蝕，進(jìn)而可以改善容器腐蝕反應(yīng)問題的正常發(fā)生。第二種是壓力容器內(nèi)部中的反應(yīng)溫度將大大加快化學(xué)反應(yīng)中的速率，溫度可以升高，離子體的流動快，內(nèi)部反應(yīng)溫度可以上升5℃，化學(xué)反應(yīng)中的速度隨之可以增加2倍～3倍。第三種，內(nèi)部的氧化酸堿下和環(huán)境沒有催化劑和腐蝕劑的反應(yīng)，酸堿下的環(huán)境也不一樣，離子的氧化含量在內(nèi)部也不一樣。

2.2物料特性

壓力容器的整體抗腐蝕運(yùn)動水平在很大一定程度上來說是直接受制于壓力容器的內(nèi)部物料化學(xué)性質(zhì)直接影響的， 第一因素是其抗腐蝕運(yùn)動速度，它受到物體表面上的金屬體和晶體的化學(xué)構(gòu)造特性密度和化學(xué)氧化性的巨大干擾，晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)造密度越大，表面就越粗糙，晶體的孔縫也越大，服務(wù)過的物質(zhì)此時，也就很容易直接進(jìn)入，腐蝕化學(xué)反應(yīng)也自然也就會容易發(fā)生。

3.壓力容器的腐蝕危害

金屬腐蝕是指在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)的作用下，并且經(jīng)常是在和物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下金屬產(chǎn)生的破壞，也即金屬在它所處環(huán)境的作用下所產(chǎn)生的破壞。壓力容器腐蝕，是指構(gòu)成元件的金屬與介質(zhì)之間由于化學(xué)作用或者電化學(xué)作用而使金屬變得疏松、脫離或消耗的現(xiàn)象。[1]

金屬腐蝕物的各種形態(tài)一般可以分為完全（均勻）腐蝕和或者局部金屬腐蝕兩種形態(tài)中的兩類。當(dāng)這種壓力容器受到腐蝕，內(nèi)部有害物體就會外流，不僅僅可能會直接導(dǎo)致容器內(nèi)容物體的損失，嚴(yán)重時，內(nèi)部有害雜質(zhì)物體也會流出，導(dǎo)致容器事故，甚至還可能會直接發(fā)生爆炸引發(fā)容器爆炸，對于于我國全體人民及其生命財產(chǎn)安全也肯定會隨之造成很大的經(jīng)濟(jì)危害。一般的情況局部整體腐蝕通常要比全部整體腐蝕更嚴(yán)重，有些時候局部的整體腐蝕常常來說

是比較突發(fā)和具有災(zāi)難性的。 據(jù)統(tǒng)計，化工設(shè)備受到腐蝕的人體局部危害占70%左右。據(jù)我國有關(guān)媒體報道，2004年4月15日21時，重慶天原化工總廠氯氫分廠1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔，造成含銨鹽水泄漏到液氯系統(tǒng)，生成大量易爆的三氯化氮。16日凌晨發(fā)生排污罐爆炸，1時33分全廠停車，2時1 5分左右，排完鹽水后4h的1號鹽水泵在靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生爆炸，泵體粉碎性炸壞。16日17時57分，在搶險過程中，突然聽到連續(xù)兩聲爆響，液氯儲罐內(nèi)的三氯化氮突然發(fā)生爆炸。爆炸使5號、6號液氯儲罐罐體破裂解體并炸出1個長9m、寬4m、深2m的坑，以坑為中心，在200m半徑內(nèi)的地面.上和建筑物.上有大量散落的爆炸碎片。爆炸造成9人死亡，3人受傷，該事故使江北區(qū)、渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)的15萬名群眾疏散，直接經(jīng)濟(jì)損失277萬元。事故爆炸直接因素關(guān)系鏈為：設(shè)備腐蝕穿孔--鹽水泄漏進(jìn)入液氯系統(tǒng)--氯氣與鹽水中的銨反應(yīng)生成三氯化氮--三氯化氮富集達(dá)到爆炸濃度（內(nèi)因）一啟動事故氯處理裝置振動引爆三氯化氮（外因）

4.壓力容器的防護(hù)建議如下：

（1）壓力容器的機(jī)械設(shè)計和安裝制造，必須根據(jù)有關(guān)國家以及相關(guān)行政法律的明確規(guī)定，由所有具備有關(guān)資質(zhì)和技能符合技術(shù)等級的工程設(shè)計院和制造事業(yè)單位統(tǒng)一負(fù)責(zé)。

（2）壓力容器在設(shè)計制成后必須經(jīng)過整體耐壓性的測試。在壓力容器正常工作期間，應(yīng)對安全附件及儀表進(jìn)行定期加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修和安全定期檢查，保持完整、靈敏和安全可靠性。

（3）對于使用各類壓力容器的生產(chǎn)單位，應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品使用工藝性能需求和壓力容器中的技術(shù)使用性質(zhì)，制定安全生產(chǎn)操作規(guī)程，并嚴(yán)格切實遵守。

（4）壓力容器殼和受壓部件不能出現(xiàn)裂紋，經(jīng)內(nèi)外檢驗后發(fā)現(xiàn)容器有嚴(yán)重裂痕，應(yīng)分析其原因，采取措施消除、維修或報廢等。

5.結(jié)束語

壓力容器在我國各行業(yè)都具有重要作用，壓力容器的腐蝕，很有可能會帶來不可估量的損失，因此，壓力容器的腐蝕與防護(hù)，顯得至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭金標(biāo).淺談金屬壓力容器的腐蝕與防護(hù)[J]科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊.2016（8）：89.