李帅
北京市顺义区特种设备检测所 101300
摘要:钢制压力容器是石油化工行业中普遍使用的一种设备,其腐蚀问题也越来越引起广泛关注。腐蚀已成为影响压力容器使用寿命和安全可靠性的关键因素。如对腐蚀问题不能及时有效解决，压力容器的使用将会隐患重重。因此，为保证压力容器能够安全平稳运行,对腐蚀机理和防腐蚀策略的研究就非常有必要了。
关键词：腐蚀；影响因素；防腐策略
导言
在工业生产中主要用到的设备为压力容器，并广泛应用于多个领域之中，包括：石油领域、化工领域、冶金领域、食品领域、制药领域、环境工程领域、能源领域、宇航工程领域、海洋开发领域等。应力腐蚀断裂指敏感金属或者合金在相应的施加的外应力、残余应力与相应的腐蚀介质的一同作用下，这就使得特殊断裂方式产生，这属于压力容器使用过程中出现的一种最危险损伤。所以，企业需要深入探究压力容器的应力腐蚀，采取相应措施保障压力容器的安全运行。
1.常见压力容器腐蚀的类型及原因
1.1环境因素
金属或者合金的应力腐蚀断裂敏感性均会受到环境温度与介质中相关成分的浓度、pH值、溶解氧等的影响。当特征介质的浓度不断增加，那么则更容易出现应力腐蚀断裂。在多种工作环境中，压力容器具有多种应力腐蚀断裂的温度限制。若小于温度限制，那将不会出现腐蚀断裂，若高于临界温度，就会加快压力容器的腐蚀断裂。同时，应力腐蚀也在极大程度上受PH值的影响，造成这一情况出现的原因为：酸性溶液会让低碳钢的硝脆的速度加快，且水溶液呈酸性的硝酸盐类均能促使硝脆。对于不锈钢的应力腐蚀断裂，当PH值逐渐降低，那么应力腐蚀速度将不断加快。若压力容器所处的环境为热水和高温水之中，溶解氧将直接决定着应力腐蚀断裂。
1.2应力腐蚀
在压力容器内部，石油、化工等原料在搅拌、反应等作用力的影响下，不断的旋转、翻腾、流动。各种混合掺杂的物质在持续的运动中会对压力容器的内壁产生一定的冲刷作用，无论是粘拉还是挤压，可以将它们统称为应力的作用。而由应力作用产生的腐蚀统称为应力腐蚀。这种腐蚀虽然在压力容器的外形上不会产生明显变化，但其发展速度极快，而且很难被发现，破坏性后果很严重。
1.3化学腐蚀
化学腐蚀是指压力容器内壁表面与化学物质接触而发生直接的化学反应，最终引起容器的损坏。发生化学腐蚀时，金属原子直接与氧化剂完成氧化还原反应，期间不会形成电流。引发化学腐蚀的一般是干燥气体或非电解质溶液。
1.4物理腐蚀
物理腐蚀也叫物理溶解腐蚀，这种腐蚀仅是一个物理变化的过程，与化学或电化学反应无关。
1.5电化学腐蚀
电化学腐蚀是压力容器腐蚀的最主要原因，其破坏性比应力腐蚀、物理腐蚀和化学腐蚀要大得多，这是因为在化工生产中电解质溶液被广泛使用，为电化学腐蚀提供了很好的电解质环境。依据电化学反应机理，发生电化学腐蚀需要阳极和阴极，二者之间会形成电流回流。在电化学腐蚀过程中，位于阳极的金属失去电子并以离子形态进入电解质溶液，而电子则在阴极被氧化剂所捕获。
1.6冶金因素
冶金因素包含着金相组织、合金元素、夹杂物的偏析与含量、热处理等。首先，介绍合金元素的影响，在同一个腐蚀环境中，不同金属会出现与其相应的应力腐蚀敏感性，在不同的腐蚀环境中，同一种金属也会出现与其相应的应力腐蚀敏感性。在合金中金属的占比不同，那么其应力腐蚀敏感性也会存在不同。通过合理组合金属和腐蚀环境，可在极大程度上降低或者杜绝应力腐蚀出现的几率；其次，介绍金相组织的影响，对于奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢而言，在应力腐蚀方面，奥氏体不锈钢最为敏感，同奥氏体一起存在少数铁素体，能大大提升材料抗应力腐蚀性。
最后，介绍夹杂物的偏析与含量的影响，合金材料中存在的夹杂物和偏析，将在一定程度上降低晶界的电位，使得应力腐蚀电池的阳极得以形成，场所对应力腐蚀的敏感性。
1.7材料特性
材料特性对压力容器腐蚀程度的影响主要体现在如下三个方面：
①材料的元素含量、化学性质影响电化学反应的速率。
②材料的表面晶型、氧化状态也与腐蚀速率密切相关：晶粒越粗大，越容易出现晶间腐蚀；而表面氧化膜越致密则耐腐蚀性越强。
③压力容器制造过程中因材料形变产生的内应力也会加快材料的腐蚀。
2.压力容器腐蚀现象的防范对策
2.1添加并选用合适的缓蚀剂
容器金属外表加上适量的缓蚀剂可以有效提升其防腐水平，减小腐蚀速度。添加缓蚀剂的成本相较于其他防腐工艺而言消费偏低、效果明显，尤其是针对控制化学腐蚀与电化学反应腐蚀来讲，起到了针对性成效。缓蚀剂主要分为吸附膜类别和氧化膜类别、沉淀膜类别。吸附膜类别的缓蚀剂可以提高压力容器外表金属物防腐水平，属于一种有机物；氧化膜类别的缓蚀剂自身便是氧化剂，能够和试剂内的还原性物质出现氧化还原反应，衍生出的物质将附着于内部产生一层保护膜，降低腐蚀速度。
2.2完善外部环境
完善外部环境，可以很好防止压力容器出现腐蚀现象。完善外部环境主要涉及两层含义：一方面，尽可能防止使容器在高温、湿度大等工作环境下应用；另一方面，能够采取电镀方法和在介质内添加缓蚀剂等优化材料自身的使用环境。电镀方法主要指采用电解原理在导电体上设置一层能提高金属材料防氧化性能的金属，采用电镀方法能有效防止应力腐蚀。
2.3注重并根据实际选用材料
选取压力容器材料时可从根源处降低容器的腐蚀，要结合应用状况及各项标准来选用压力容器的物料。其一，在考虑材料抗腐性能的基础上，也要兼顾到材料的抗高温、抗高压等水平，进而减小物理腐蚀出现的概率；其二，结合实际情况与长须承载的溶剂类型来选用材料，比如，承载溶剂是还原性很强的材料或在很潮湿的环境下，就要尽可能防止采用铁质压力设备；其三，要结合相关标准要求来选取材料，注重材料的构造，不能采用晶间缝隙大的材料，防止产生渗透引起的腐蚀。通常主要选择碳钢作为生产压力容器的物料，也能够采用铜和钛作为铸造原料。
2.4研制新型材料
在使用与发展压力容器时，其工艺始终在进步，新型材料也纷纷涌现与利用。当前，各种压力容器所采用的主要原料通常是金属材料或是合金物料，复合物料就使用在小结构与特殊部件中。因为大多数金属材料与合金材料抗酸碱性能都很差，后期工作中，新型材料的研制与适应要引起高度关注。
2.5加强电化学防范
电化学防范是防止压力容器金属外表出现腐蚀反应，使之变成阴极，进而进行防护。当前，主要涉及两种方法：一是施加电流阴极防护法，即外部加入直流电源，变化金属材料是阳极时的电子改变方向，令压力容器变成阴极，防止其受到腐蚀，要求长期供电。二是牺牲阳极防护法，在压力容器内固定放入比金属外面更易受到养护的活动物料，比如锌、铝等物质，是指取代压力容器金属外表变成原电池阳极。施加电流阴极防护法能够随时调节电流大小，便于结合实际情况设计电流高低。
结论
综上所述，压力容器出现腐蚀情况并不是一种原因引起的，其生成环节与衍生结果都有区别，在研究压力容器的损坏时，能够以损坏部位的特点、金相、材质等检查方式为主，依据冶金、破坏等观念，分析其形成的主因。压力容器的腐坏情况关系者其结构的安全性，需要深入探究。近些年，腐蚀问题已受到各行各业的广泛关注，政府与工业领域每年耗费巨资和人力支持防腐工作，以防止出现巨大损失，但具体效果并不是非常可观，成果依旧有限，以后的相关研究依旧有较大的进步空间，以期提出行之有效的防范策略。
参考文献：
[1]程学咏.关于化工压力容器防腐蚀策略的探索[J].中国石油和化工标准与质量,2018(5):19.
[2]沈书乾,郭福平,李海三,齐洪洋,李程.化工压力容器腐蚀影响因素及防腐策略[J].石油化工设备,2017(3):60～62.