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压力容器腐蚀与防护

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：胡伟华

[导读] 摘要：化工生产中常见的压力容器都是由金属材料制成的，压力容器与它所处的环境之间无时无刻不在进行着化学或电化学反应而引起材料的变质和变性，称为压力容器的腐蚀，其腐蚀原因复杂多变，而且影响因素也很多。

        合肥市特种设备安全监督检验研究院安徽合肥 230000
        摘要：化工生产中常见的压力容器都是由金属材料制成的，压力容器与它所处的环境之间无时无刻不在进行着化学或电化学反应而引起材料的变质和变性，称为压力容器的腐蚀，其腐蚀原因复杂多变，而且影响因素也很多。研究表明压力容器的破坏很少是由于机械或者物理因素造成的，腐蚀因素才是金属破坏的主要原因。所以研究材料的腐蚀对压力容器来说是不可忽略的重要课题。鉴于此，文章首先分析了造成化工压力容器被腐蚀的主要因素，然后提出了具体的压力容器防腐措施，以供参考。
        关键词：压力容器；腐蚀因素；防腐措施
        1化工压力容器的腐蚀类型分析
        结合化工生产中所应用的压力容器及其存在的腐蚀情况，较为常见的化工压力容器腐蚀类型主要包括物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀等。物理腐蚀是指受物理冲刷、磨损、碰撞等作用的影响导致压力容器的金属材料出现损坏等问题。与化学以及电化学腐蚀不同，压力容器的物理腐蚀属于一个物理变化过程，像用于带有颗粒物料液体的搅拌式压力容器，其在使用过程中，就会受到明显的冲刷磨损作用，并且该作用变化是一个长期积累与演变的过程，在该作用影响下，最终会导致压力容器出现容器局部厚度减薄的物理腐蚀问题。化学腐蚀是金属与非电解质或气体在没有水存在时发生化学反应而产生的腐蚀。电化学腐蚀是金属在溶液中发生的，有腐蚀电流产生，不仅可以通过单一的电化学反应过程实现，而且也能够在与机械或者是生物作用的共同联合下，以一种更加复杂的反应过程进行呈现，对压力容器的性能和使用质量等产生不利影响。电化学腐蚀对化工压力容器形成的腐蚀影响最为突出，这与电解质在化工生产中较为常见有很大的关系，普遍存在的电解质是化工压力容器的电化学腐蚀的条件和基础。
        2影响压力容器腐蚀的主要因素
        金属及合金成分、杂质含量和表面状态等决定金属腐蚀速度的因素为材料的特性因素。特性因素是我们在使用中无法改变的，它是由材料自身性质决定的。介质性质浓度、pH值、温度、压力、流速等工况称为外部环境因素，是我们在使用中决定的。而且这些因素相互制约，相互作用，关系也十分复杂。
        2.1材料的特性因素
        压力容器的腐蚀受到金属材料本身化学成分和结构特性的影响。越活泼的金属，就越容易失去电子而被氧化。如果金属晶格间杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池反应而使金属发生电化学腐蚀。另外金属腐蚀也与晶间密度有关，晶间缝隙越大腐蚀性杂质就越容易深入，从而直接腐蚀晶格。
        2.2外部环境因素
        （1）因为压力容器承载的物料类型较多，这些物料所包含的化学成分比较复杂，所以不可避免的存在腐蚀性物质，比如酸、碱、盐等，以及与金属表面接触的物料pH值，甚至是材料表面光洁度。这些因素都可能会导致压力容器出现腐蚀现象。（2）与金属表面相接触的各种环境介质，比如湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液都容易被腐蚀。所以压力容器间要保持一定的距离，以免泄漏时影响其他设备。

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        3压力容器防腐措施研究
        3.1对压力容器制造材料的合理选择和使用
        根据化工压力容器的设计与制造有关技术要求和标准，在实际设计和生产制造中，应严格按照有关安全技术规定执行，对压力容器设计和制造使用的材料进行合理选择并严格控制，尽量避免和减少使用应力过于集中的材料作为压力容器设计和制造材料，并确保压力容器设计与制造使用材料的表面无缝隙及缺口情况，避免引起压力容器使用中的腐蚀问题发生；同时，注意根据所设计和制造压力容器的工作环境与用途等，以具有较高耐腐蚀性的合金材料作为首选材料，以减少压力容器使用中的腐蚀问题及影响发生；此外，在确保所选择和使用的材料具有较高的耐腐蚀性基础上，还需要材料的介质毒性以及易燃性等性能方面进行认真考虑和严格控制，以确保其材料性能符合压力容器设计需求，避免和控制压力容器使用的腐蚀问题发生。
        3.2充分发挥缓蚀剂的作用
        提升防腐水平这种试剂的主要作用就是干扰腐蚀化学物产生作用，它能够在浓度较为合适的介质中保持自身良好状态，从而有效发挥自己的防护作用。缓蚀剂的用量较小，一般来说都是需要用量在千万分之几，当然也有少数情况下的的用量在百分之几，当然缓蚀剂的自身效果非常好，且具有较高的经济效益。因此在使用缓蚀剂时，一般都是只需要使用非常少量的缓蚀剂就能取得显著的成效，还能有效缓解金属材料的腐蚀问题，同时还能从侧面彰显出金属材料的物理特征。
        3.3合理运用衬里防护进行防腐处理
        这种防腐处理拥有特定的使用条件，主要适用于一些介质腐蚀性较大的压力容器，或者是一些耐蚀性较弱的金属材料中，以及耐腐蚀性较强但是价格很高的压力容器中。到目前为止，压力容器的内部衬里涉及到很多不同的材料，比如一些不锈钢材料、玻璃钢材料以及聚四氯乙烯等，但是这种防腐处理方法所需的资金较多，施工也并不简单。
        3.4科学使用防腐涂料进行防腐处理
        这种涂料主要是在油漆涂料中的一种必备涂料，主要是由一些合成树脂、橡胶或者植物油等组成的，使用环境也比较宽松，在比较艰难的环境下还能起到较好的防腐作用。通常情况下，防腐涂料是涂抹在金属表面的，等涂料干了之后就能形成一层保护膜。这层保护膜能够有效分隔开溶液与介质，尽量减少二者之间的腐蚀反应发生率，从而有效提升防腐作用。
        3.5积极采用电化学防腐措施
        第一，采用牺牲阳极保护法的方法进行防腐处理。通过这种方法能够较好地做好防腐处理工作，电极的电势比压力容器中被保护的电极合金和金属低，可以在金属表面形成腐蚀电极，从而有效保护金属材料不受腐蚀。一般来讲，牺牲阳极的材料可以分成以下几种，比如锌、铝以及合金等材料，这种保护方法的适用范围主要是工业用水的不同设备和零件，还有一些石油管道或者大型的设备等，降低其腐蚀发生率。第二，利用外加电流法进行防腐处理。这种方法主要把附加电极和被保护的金属分别看作电池的两级，被保护的金属看成阴极，在外加直流电的作用之下获得相应的保护，主要的适用范围是河水或者土壤中的金属设备防腐处理。第三，科学选择缓腐蚀剂。充分发挥缓腐蚀剂破坏电解质的电化学腐蚀反应的作用，这样能有效降低金属表面的腐蚀反应发生率，从根本上降低金属的阴极和阳极反应发生率，降低金属的电化学腐蚀出现率。在缓腐蚀剂的选择过程中，我们应该严格按照相关要求来落实，由于不同腐蚀剂的浓度各不相同，介质的温度和酸碱度也各不相同，因此其腐蚀效果也各不相同。基于此，我们应该结合周围环境和被保护金属的需求进行科学选择。科学利用缓腐蚀剂能够有效提升防腐效果，还能提升经济效益，因此这种防腐处理方法得到了较为广泛的运用。
        结语
        综上所述，对化工压力容器腐蚀的影响因素及防腐策略分析，有利于促进化工企业对压力容器腐蚀影响因素准确把握的基础上，采用有效的防腐策略，减少其腐蚀问题发生，从而有效控制压力容器腐蚀对化工生产及其安全性的不利影响，进而促进我国化工行业的持续健康稳定发展。
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