压力容器腐蚀的影响因素与预防措施

孙媛媛

摘要： 压力容器作为化工企业中一种常见的设备，在很多的化工领域有着重要的作用，但是由于化工工业的特殊性，压力容器会受到各种腐蚀，甚至影响正常的生产活动。本文就压力容器的腐蚀影响因素进行了分析，并重点对腐蚀的预防措施进行了阐述。

Abstract： As a common device of the chemical companies， the pressure vessel plays an important role in many chemical field， but

because of the special nature of the chemical industry， pressure vessels will be subject to a variety of corrosion， and even affect the normal production activities. This paper analyzes the corrosion factors of the pressure vessel， and focuses on prevention measures of the corrosion.

关键词： 压力容器；金属腐蚀；腐蚀与防护

Key words： pressure vessels；corrosion of metals；corrosion and protection

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0080-02

0 引言

压力容器是化工生产中广泛使用并很重要的特种设备，压力容器将会产生各种各样的腐蚀，由于操作条件（介质、温度和压力）的不同，而在实际操作过程中，严重地影响着压力容器的安全运行和使用寿命，据有关资料统计表明，由于腐蚀发生爆炸事故的占66.7％，甚至会引发爆炸事故造成人员伤亡和财产损失。

压力容器的腐蚀是压力容器与环境的反应而引起的材料的破坏或变质，因为绝大多数压力容器都是由金属材料构成，所以其腐蚀主要为金属腐蚀。金属腐蚀按机理分可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，按破坏形态可分为均匀腐蚀和局部腐蚀，其中局部腐蚀包括均匀腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、氢致开裂、缝隙腐蚀、腐蚀疲劳和磨耗腐蚀等。因此，对金属腐蚀的规律性有所了解，有助于分析形成压力容器腐蚀的原因，以便采取相应的防腐措施，提高压力容器的安全使用性，和对其在运行过程中出现的缺陷性质作出正确的判断。

1 影响压力容器金属腐蚀的主要因素

金属腐蚀过程因素互相影响、互相制约，关系复杂，主要包括介质、温度、压力、流速等外部条件，和压力容器中金属及合金成分、杂质含量和表面状态等内在因素。

1.1 金属材料本身 金属腐蚀的发生首先是由金属本身的化学性质决定的。实验研究和生产实践证实，合金的腐蚀速度与合金含量有密切关系，因此压力容器中的夹杂物会加速金属的腐蚀。其次，压力容器的金属表面光洁度和晶型对其腐蚀也有很大的影响，表面越粗糙，越易腐蚀；表面有氧化膜则耐腐蚀。金属的晶粒越粗，压力容器腐蚀越快；反之，则较慢。再者，压力容器金属在制造过程中的冷、热加工（如冲压、锻造、焊接等）变形，产生较大的内应力，内应力的存在会促使腐蚀过程的加速，在有硫化氢等场合还会引起应力腐蚀破裂。

1.2 环境因素 在化工生产中压力容器会接触到酸、碱、盐、水、氧等具有一定腐蚀性的介质，而不同的金属材料对腐蚀介质有一定的适用范围。如碳钢在稀硫酸中会很快溶解，但在浓硫酸中很稳定；不锈钢在中、低浓度硝酸中很耐蚀，但不耐浓硝酸的腐蚀。因此，在压力容器的使用过程中介质的种类、化学成分、浓度、pH值、杂质、水分和含氧量都必须做到合适的控制，最大程度的对容器进行保护。

另外，温度、压力和流动速度也是影响压力容器腐蚀的重要环境因素。介质的温度越高，压力越高，腐蚀越快。因为腐蚀是一种化学反应，温度升高加速了溶液的对流，扩散速度增大，使浓度极化降低，同时电解液电阻下降，所以使腐蚀电池的反应加快。一般来说，每升温10℃，腐蚀速度就会增加1-3倍。此外介质的流动速度越快，腐蚀越快。溶液流速的增加，强化了物质的扩散和对流，同时也加速了腐蚀产物的脱落或对保护膜的冲刷，从而产生旋涡、湍流、空泡引起严重的冲击磨损和空泡腐蚀。

2 预防压力容器金属腐蚀的措施

2.1 主体材料的选用 根据压力容器不同的用途和所处的介质、温度和压力情况，在压力容器的制作过程中，选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素提高其耐蚀性可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢压力容器可以增强防腐蚀能力。除了介质的腐蚀性与选材有直接关系外，介质的易燃程度和毒性程度也直接决定着选材。如Q235-A.F不得用于制造易燃介质容器，Q235-A不得用于制造液化石油气容器，Q235-A或Q235-B不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器。总之，压力容器主体材料的选用不仅要根据容器的工作压力和工作温度及标准与规范的允许范围，而且还应特别注意介质特性对材料性能的影响。

2.2 设计合理的结构 消除可能引起腐蚀介质积聚的缺口，并注意设备金属的组织，为了防止设备在运行过程中腐蚀，设计中尽量减少应力集中。应避免采用会引起电偶腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀，底部出口必须能排净残液，以防残留液的腐蚀，为的是避免容器中出现死角引起积聚沉淀物的腐蚀，避免采取应力腐蚀等腐蚀破坏的不合理结构。

2.3 缓蚀剂法 在腐蚀性介质中加入少量能使金属腐蚀速度降低甚至完全抑止的物质称为缓蚀剂，缓蚀剂是一种方法简便、经济效果较好的防腐技术，目前已广泛用于石油、化工、机械、钢铁、动力和运输等工业部门，解决了不少严重的腐蚀问题。

缓蚀剂的保护效果随着被保护金属和腐蚀环境而异，并且各种缓蚀剂有其一定的适用范围。只有选择正确、用量适当才能真正起到缓蚀的作用，否则无效。例如，对于钝化能力很弱的金属，采用阳极性缓蚀剂，不仅无效，反而会促进腐蚀；一些多种金属组合的结构，应该选择对几种金属能同时起保护作用的缓蚀剂，或者采用能分别抑制有关金属的复合缓蚀剂。必须注意的是，强酸中即使加有缓蚀剂，仍然有较大的腐蚀速度，所以一般只适用于除锈或去垢等短时间的酸洗场合，而不宜用作长期保护。

2.4 电化学保护 它和其他防腐方法一样，有其局限性，但在一定条件下使用得当，则能获得良好的保护效果，且比较经济。电化学保护是根据金属电化学腐蚀原理对金属设备进行保护。按照作用原理不同，可分为阴极保护和阳极保护两类。

阴极保护又分为外加电流阴极保护（电保护）和牺牲阳极保护（护屏保护）两种，两者在原理上完全相同，所区别的只是使被保护金属阴极极化而输入的阴极电流，前者靠外加直流电源，后者靠另一个电位更负的金属的腐蚀溶解。阴极保护比较适宜于腐蚀性不太强的介质，如海水、土壤、中性盐溶液。在强腐蚀介质中，由于电能或护屏材料的消耗太大，不经济。电保护是利用外加电源来进行保护的，显然可以有很大的功率，因此比护屏保护的适用范围更为宽广，同时电保护还可以根据保护情况随时调节电流的大小。但是电保护需要一套直流电源和附属的电器装置，基本投资远高于护屏保护，所以究竟选用哪种保护方法要视具体情况而定。这种保护方法广泛应用于船舶、地下管道、海水冷却设备、油库以及盐类生产设备的保护；在化工生产中的应用也逐年增多，如碳钢制碱液蒸发锅，保护前40-50天后焊缝处产生应力腐蚀破裂，保护后2年多未发现破裂；合成氨冷却器，无保护时只能使用一年，保护后腐蚀基本停止。

阳极保护是利用金属在电解质溶液中依靠阳极极化建立钝态的特性而实施的保护方法。它与外加电流阴极保护一样，也用外加电流供电，所不同的是被保护设备接电源的正极，辅助电极接负极，是一种保护效果好而又经济的防腐方法。阳极保护的适用范围较窄，主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护。在强氧化介质中使用得当时，常常可以获得很高的保护效果，并且比较经济。如有机酸中和罐、硫酸贮槽、碳化塔冷却器等。

2.5 衬里 衬里是一种综合利用不同材料的特性、具有较长使用寿命的防腐方法。根据不同的介质条件，大多是在钢铁或混凝土设备上选衬各种非金属材料。对于温度、压力较高的场合，可以衬耐蚀金属（如不锈钢、钛、铅、铜、铝等）。其中应用最广泛的是在碳钢设备表面衬陶瓷、石墨砖板、橡胶、玻璃钢以及搪瓷等。

3 管理维护

在管理和维护过程中，化工企业一定要做好定期检查、取样，严格根据压力容器检修的有关规定，严格执行相关压力容器的使用法规，掌握压力容器在运行中腐蚀情况和运行缺陷，为确保压力容器的安全运行与维护，延长设备的使用寿命，发现问题就及时采取补救措施，以防止设备继续遭到腐蚀。

4 结论

为减缓或抑制腐蚀破坏，确保设备的正常运行，可以对腐蚀形态进行分析和研究，采取有效的防范措施，但前提要弄清压力容器腐蚀破坏原因，压力容器腐蚀对设备的安全运行威胁极大，不容忽视。

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