化工压力容器腐蚀影响因素及防腐策略 薛海红

发表时间:2021/6/7   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:薛海红
[导读] 摘要:压力容器广泛运用于化工生产中,是一种非常重要的基础设备,一旦化工压力容器出现腐蚀问题,不仅会影响其正常使用,而且可能导致较为严重的安全事故发生。
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        摘要:压力容器广泛运用于化工生产中,是一种非常重要的基础设备,一旦化工压力容器出现腐蚀问题,不仅会影响其正常使用,而且可能导致较为严重的安全事故发生。本文结合化工压力容器的腐蚀类型,对导致其腐蚀问题发生的主要影响因素以及解决对策进行了研究。
        关键词:压力容器;腐蚀;防腐
        0 引言
        压力容器作为较常见的化工设备之一,其在化工生产应用中容易出现腐蚀问题,对化工生产的正常开展及其安全性均存在较大的不利影响。结合化工压力容器的腐蚀问题及其影响研究情况,由于化工压力容器出现腐蚀问题后,其容器结构的应力分布也会发生相应地变化,从而引起压力容器的金属材料出现破裂或者失效等,对其正常使用以及化工生产的安全产生威胁,同时也是化工压力容器应用中不可避免的情况,需要采取有效的防腐策略,对化工压力容器的腐蚀变化进行抑制,以延长压力容器的使用寿命,同时对化工生产的安全性进行保障。
        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,比如:用于带有颗粒物料液体的搅拌式压力容器,在使用过程中,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 化工压力容器的腐蚀类型及腐蚀影响因素分析
        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。
        2.3 设备自身特性
        化工压力容器大多数是由金属制成的,金属本身就具有腐蚀性,但是所谓的腐蚀性又和金属内部的合金数量息息相关。因此,如果压力容器中滞留太多合金属量就会形成杂质,这会大大加快腐蚀速度。此外,如果压力容器的表面不够光滑甚至是凹凸不平,就会给细菌可趁之机,也就更容易造成金属腐蚀。更有甚者,由于长期受煅烧挤压等外部因素影响,会加快设备的腐蚀速度。


        3 化工压力容器腐蚀问题的有效预防和控制策略研究
        3.1 科学选材
        结合上述对化工压力容器的常见腐蚀类型及其影响因素分析,为避免压力容器腐蚀问题发生,减少对化工生产的不利影响,首先,应通过对压力容器制造材料的合理选择和使用,减少压力容器腐蚀问题发生,提高其防腐蚀性能。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 增加缓蚀剂
        在进行化工压力容器的设计与制造中,还可以通过对缓蚀剂的合理添加使用,促进其防腐蚀性能提升,减少压力容器腐蚀问题的发生。一般情况下,在化工压力容器设计与制造中,通过使用缓蚀剂,使压力容器有防腐要求的表面形成保护膜,以促进材料的防腐蚀性提升,确保其具有较好的保持材料厚度及强度性能,减少化工压力容器腐蚀问题对其正常使用以及对化工生产的不利影响。
        3.3 改善焊接质量
        发生腐蚀的一个重要原因就是金属材料在焊接过程中有的部位会有残余应力。不过可以采用先进的技术手段提高焊接技术消除残余应力,改善金属焊接某些部位的结构,从而提升其耐腐蚀性。当前社会采用最广泛的技术就是利用不锈钢材料焊接,其中普遍使用的方法就是电弧焊与氩弧焊。压力容器在选择焊接材料时要注意保证产品的质量,要通过正规的渠道检测材料的合格性,同时要充分考虑金属材料的硬度强度、焊接厚度等因素,并做好相关预防工作。为了避免容器出现瑕疵,在焊接完成后要马上采取相应的热处理措施并进行腐蚀程度检测,最后还要利用超声波和射线法确认检测结果。
        3.4 采用电化学防护
        电化学防护的主要原理是通过把尚未腐蚀的金属材料改成原电池中的阴极,利用阴极可以有效阻断金属内部阳极的反应,以减缓金属的腐蚀速度。方法有两个,一个是放弃阳极防护法,另一个是增加电流阴极防护法:前者是利用金属材料铝、锌等可还原的特性,可以将其放置在容器里当做阳极,目的为易腐蚀电路的阴极;而后者是在额外增加电流的形式,使电子被迫由介质通过金属容器,来有效保护容器中的阴极,其操作重点是电流必须足够大、气压够低,并且中间必须连续不停地供电。放弃阳极防护法通常是介质腐蚀性较小,比如中性盐溶液,而增加电流阴极防护法原理主要是通过增加电源保护来提高有效功率,因此比前者适用范围更广。另外,增加电流阴极防护法在合理配置电器相关基础上,可以随时随地调整电流的大小,但其投入的资金远高于放弃阳极防护法,所以应综合全面的因素考虑,合理选用防护方法。
        4 结束语
        压力容器的腐蚀问题给化工生产过程带来严重的安全隐患,所以在使用化工容器时要按照标准规范,并请专人定期对其进行有效护理,以便提高其使用寿命。同时,还要利用有效的科学手段,提高化工设备整体防腐水平,打造一个安全良好的化工生产环境。
        参考文献:
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