化工生产压力容器防腐技术研究

纪海明

摘要：在化工生产过程中难免会产生各种问题，其中压力容器防腐一直是亟待解决的技术问题之一，随着科学的不断进步，人们对解决这项问题的投入也在不断地增大，解决的方法也越来越先进。本文就将对压力容器腐蚀的原因进行研究、探讨，以及其防腐蚀的原理进行介绍。并将从容器的材料、物理结构设计以及介质的处理、维修保护等方面进行详细的介绍。从其原理方法、处理技术以及经济效益等方面选择出最佳的处理方案，保证化工生产能够安全高效的进行。

关键词：化工生产;压力容器;防腐技术

引言

压力容器属于一种特殊设备，是一种对气体或液体有一定盛装作用并且能承受一定压力的设备。压力设备的工作范围也具有一定的要求，它所能承受的最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体以及标准沸点等于或者低于60℃液体。它是化工过程中化学反应的场所，在化工生产中具有非常重要的作用。在实际的生产使用中，压力容器会受到各种内部和外部因素的影响，从而产生腐蚀或者其它物理损伤，这样就会影响化工生产的正常进行。如果压力容器腐蚀严重的话，就会影响化工流程的正常进行，严重的话可能会造成爆炸，不仅威胁化工流程的进行，还可能威胁人民群众的生命财产安全。所以，保证生产过程中压力容器的安全至关重要。另外压力容器腐蚀在环境污染方面也会造成一定的影响，导致很多污染物质的排放，从而对生态环境产生严重破坏。除此之外，压力容器的腐蚀也会造成一些自然资源特别是化工材料资源的浪费，因此我们有必要研究并探讨压力容器的腐蚀规律，从而更好的做到预防以及后续的维护。

一、压力容器被腐蚀的原因

制造压力容器的材料一般为金属，金属相对于其他材料化学性较强。所以造成容器腐蚀的一般原因为金属在不同的温度、压力以及湿度下产生了不同的化学反应。因此，根据金属所具有的特性将容器腐蚀的原因主要由以下几个因素组成。

1、金属本身的腐蚀性

大多数的金属的化学性质都很活泼，一些不活泼的金属也可以在催化剂下进行化学反应，例如在不同的环境条件下很容易发生化学反应，所以我们必须得考虑其自身的腐蚀性，其自身腐蚀性无论大小都不可忽视。有研究表明，压力容器的腐蚀速度与制造所用的金属材料的金属含量成正比，金属含量越高，它的腐蚀速度就会越快，相反，金属含量越低，腐蚀速度就会越慢。并且，如果压力容器的表面是由金属构成的，如果它的表面不够光滑，那么它就会被加速腐蚀，相反表面越光滑，那么它的腐蚀速度就会越慢，因为金属本身物理构造影响其腐蚀速度。

2、外界环境的影响

化工生产的过程中一定会产生或者用到的化学物质，比如盐酸、硫酸等腐蚀性物质，甚至空气中所含有的水以及氧气等都有可能腐蚀压力容器。容器作为生产过程中必不可少的一项工具，它不可避免的与这些化学反应中可能的物质接触，在这些外部环境的干扰下，容器被腐蚀就变得更加的容易，并且腐蚀速度也随著腐蚀性物质的含量、浓度的增加而加快。

3、物理腐蚀

在常温常压的条件下，除了极少数的活泼金属，其他的金属之间互相不会发生反应。但是高温使金属自由能大幅度上升，并且加速分子之间的运动，化学生产过程经常是处于高温高压的环境，这样熔点较低的金属就可以有固态变为液态，然后会对熔点较高的为变成液态的金属产生溶解作用，这种现象是单纯的物理现象，是物理性质的溶解作用，因此被称为物理腐蚀。如典型例子液体锌，就充分运用上述原理，对钢制材料所制成的物理材料具有侵蚀融解作用。

4、电化学腐蚀

电化学腐蚀是指在化学生产的过程中，压力容器的内壁金属会与参与的化学原料反应，因为容器内部分布着不同的阴阳离子，从而会产生电位差，这样会构成一个完整的电路，使得容器内部的金属不断地参与到原电池反应当中，这样内壁的金属原子不断地被破坏，最终导致内壁金属不断的掉落，直至形成最大程度的腐蚀。电化学过程中腐蚀速度是逐渐加快，并且危害性也是在几类腐蚀中也是相对严重的，并且在金属容器中发生容器与化学原料的腐蚀是最常见的。所以，电化学腐蚀也是一种常见的腐蚀现象。

5、应力腐蚀

当在进行化学生产的时候，原料在装置内是运动的，化学原料要在容器的内部进行充分的搅拌，这样容器内部要不断的与各种化学原料发生摩擦等相互作用，由于有的原料可能是糊状或者较为粘稠，这样容器内壁受到的摩擦力就比较大，也会受到很强的冲刷作用，不管是挤压还是摩擦等一系列相互作用，都统称为应力作用，由应力作用产生的腐蚀叫做应力腐蚀。应力腐蚀的发展速度非常快，并且从容器外部很难发现，不易察觉，因此它造成的破坏性很大。

6、化学腐蚀

化学腐蚀最根本的原因就是容器内部进行了化学反应。化学反应是物质的原子进行了重新的排列与组合产生新物质的过程。化学反应常常伴随着发光发热、颜色发生改变或者是产生沉淀等。判断是否发生了化学反应的唯一一个依据就是是否产生了新的物质。化学压力容器中发生各种各样的化学反应，有的化学反应可以人为监测和控制，有的无法作出预判和防治，这些反应会或多或少改变容器内部的材料成分因此根本无法避免化学反应对于压力容器的危害，使得压力容器在一定的程度受到腐蚀，降低容器的使用寿命。

二、避免容器被腐蚀的方法

1、改造容器的构造

一般情况下，具有特殊作用的容器都有特殊的构造，并且能做到具有反复作用的容器的材料有非常重要，尤其主材料更要满足国家的标准要求，他们在设计以及制造的过程中都有着一定的设计以及制造标准，并且也只能有符合标准、有能力的公司才可以生产。目前，这些用于化工生产的压力容器都有专门的生产部门来负责设计和制造。所以，有关部门在设计和制造前要考虑好各种因素。例如材料之间的相互作用，和外界所施加的各种不可抗力因素。做好容器的防腐工作，选择那些抗腐蚀的材料，改进容器的设计结构，并且要保证组成容器各个部分所采用的材料之间不会发生腐蚀等化学反应，所以，在选材以及设计时一定要非常慎重，考虑再三。

2、注意腐蚀剂的使用

抗腐蚀剂是一种可以减缓腐蚀速度，降低腐蚀程度的一种化学物质，它具有很强的抗腐蚀性，具有良好的经济效益，因此被广泛的应用于一些需要抗腐蚀的生产领域中。这种抗腐蚀剂其实就是一种化学混合物质，当这些抗腐蚀剂覆盖在金属表面上，就相当于给金属覆盖了一层致密的保护膜，防止金属与水、氧气以及其它的腐蚀性物质接触，可以减缓或者抑制金属发生腐蚀。这就是通过化学的手段来避免腐蚀。并且抗腐蚀剂的制作成本低廉，效果显而易见，从而导致了目前市场上的防腐蚀剂的种类繁多，并且也没有明确的使用量的说明，所以在实际的使用中具有一定的难度，不过即使使用了防腐蚀剂，也有可能因为防腐蚀剂的种类、用量等因素的影响，不能完全保证容器的腐蚀程度会降低或者被抑制。所以，对抑制剂的研究还得长期的进行。

3、制造安装

安装工艺对压力容器的防腐起到相当重要的作用，所以我们必须严格监测各类加工工艺操作方法。例如降低温度引起的应力是产生压力容器腐蚀的一些重要因素。在压力容器生产过程中，我们应该尽量用热加工代替冷却安装，这样可以对一些应力因素进行消除，并且还能在一些隐患方面有一定的预防作用。在一些特别材料例如高强度不锈钢和低合金焊接时，我们应该采用干燥和干净的环境。

4、运用电化学法

电化学法在金属防腐蚀方面有着重要的作用，是金属防腐的有效措施之一，具有独特的作用。电化学法通过一定的化学原理，通过化学反应，减轻金属的腐蚀程度。最常用的电化学法有两种，一是牺牲阳极法，牺牲阳极法指的是牺牲一些比压力容器材料更加活泼的金属如锌、铝等。从而对我们的容器进行保护。另外一种是外加电流法，但是这种情况或许成本稍大一些。虽然这两种方法采用了不同的原理，但本质上只是一种化学原理的互相的转换。但是他们都可以在一定程度上减轻金属的腐蚀。

（1）牺牲阳极法

牺牲阳极法顾名思义就是将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。在实际中就是通过电极电势将压力容器中的金属或者合金组成的那些部分作为阳极，并将其固定到要保护的金属的表面，这样就形成了一个原电池，电池的阴极就被保护不受腐蚀。这种做法通常被用在金属、合金以及铝制的容器中。这种方法除了被用在化学生产容器的防腐中，他还被广泛的应用于石油管道、大型储油设备以及河道闸门中，是一种经济效益高，安全性也高的防腐蚀方法。

（2）外加电流法

外加电流法与牺牲阳极的阴极保护法有所不同，外加电流阴极保护是通过外部电源来改变周围环境的电位，使得需要保护的设备的电位一直处在低于周围环境的状态下，从而成为整个环境中的阴极，这样需要保护的设备就不会因为失去电子而发生腐蚀了。这种方法主要用在大型设备的阴极保护或者土壤电阻率比较高的环境中的设备的阴极保护，比如长距离输油输气等埋在地下的工业管道还有大型的储备石油等工业原料的储罐群都是使用这种外加电流的阴极保护方式。

5、应用表面覆盖的方法

表面覆盖法就是将一层特殊的物质通过某种手段覆盖到金属的表面，形成金属保护层，将金属与其他的物质分开，这是一种普遍的使用的防腐蚀的方法，因为它的成本很低并且操作起来也比較方便快捷、成效也比较明显。比如说，在压力容器的表面涂抹上油漆或者是在其表面进行烤漆，这样容器表面就不能与氧气、水等物质接触，或者在金属的表面镀上一层其他的金属，比如Zn、Cr等，这些金属比较容易与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜，阻止金属与水氧气等物质进行反应。我们平常的办法采取电镀，一般镀层大于1层小于3层，大约只有几十微米的厚度，虽然镀层不厚，但是其效果显而易见。并且能够较长时间的保护容器，而且维修成本也不高。另外一种则是涂层，使用一些化学有机涂料隔绝空气，这也是大众最为熟悉的手法，也是生活中最为普通的和普遍的防腐方法。这种方法效果不置可否，但其成本相对贵一些。并且对人体健康安全还有一定的危害的作用。

6、提高焊接质量

在生产容器时，提高焊接的质量，可以降低容器在接口处的残余应力，这样可以降低裂缝产生的概率， 改善焊缝的热影响区域的性能。在不锈钢材料的焊接上经常采用电弧焊和氩弧焊这两种焊接方式。在焊接后，为了防止压力容器出现超标等缺陷，常常进行稳定化热处理，并进行晶间腐蚀试验以及检查其外观，有的还应根据设计时的图纸进行射线探伤等方式进行无损检测。

7、合金化

合金化其原理就是在压力容器材料中加入一些钝化的合金的材料，在进行一定含量的比例之后，材料本身就具有一定的抗腐蚀性。这种方法从压力容器内部材料出发，从根源上达到抗腐蚀性作用，这种效果显著，但是也或多或少的存在一些问题，例如在金属老化上就会导致其作用效果大幅度减弱。

8、材料的合理选用

在压力容器选择上我们应该尽量选择一些不容易被腐蚀的材料。同时我们应该从不同方面考虑选材，例如物理方面和化学方面等。我们不仅考虑温度、压强等物理方面的影响。还要考虑化学方面的影响，例如pH值等。另外一方面，也要考虑的价格是否低廉。如果价钱贵，我们是否能承担。

9、环境处理方法

这是在压力容器工作过程中对其采用的一种方法，我们可以随时监测化工过程温度、压强等。并且我们时刻对其最合理的控制，防止过程中一些不必要因为环境导致的腐蚀。

三、压力容器的维护

化工生产过程中导致压力容器产生腐蚀的原因有很多种，以至于防止容器发生腐蚀的方法也是多种多样的。我们要根据不同的腐蚀原因采取不同的防腐蚀方式，做到对症下药。但是，仅仅做好防腐蚀工作是不够的，做好后期的维护工作也是非常重要的。后期的维护作用不仅能保证抗腐蚀措施的正常进行，还能保证容器一些非腐蚀性的物理损坏的维修。生产企业必须注意设备的后期管理工作，严格遵循相应的规章制度，对设备进行定期的检查，将故障扼杀在摇篮之中，小麻烦解决就不会变成大麻烦，为了防止大麻烦的出现，这个环节就变得额外重要。随时掌握设备的工作情况，时刻注意设备的腐蚀程度，定时对设备进行检测，即使防腐工作做得非常好，但也不可避免在使用过程中产生的损害，防腐层可能会因为在使用过程中与其他物质发生化学反应而被破坏，失去原有的功能，这个时候我们就要定时更换反腐层;防腐设备也有可能存在着老化等情况，这些情况不可避免，任何材料都不可能一直保持完好如初。所以不做好后期的维护管理工作，就会使这些防腐措施慢慢的失去它原有的功效，压力容器就会遭到腐蚀，造成人力物力的损失，严重的还有可能造成各种安全事故，造成一些无法弥补的结果。

四：结语

综上所述，腐蚀情况的出现对压力容器迫害性非常大，压力容器在化学生产中起着非常大的作用，一但容器出现了腐蚀将会影响到整个生产过程，因为容器出现腐蚀，那么生产速度就会降低，效率也会随着下降，时间久了也会出现一些安全隐患，并且一系列的安全问题也纷至沓来。所以，从事压力容器防腐蚀的工作人员以及相关的化工单位更要重视防腐蚀，要不断的加强创新，掌握防腐蚀的新技术、新方法、新手段，在实际的工作中，技术人员要掌握引起腐蚀的物理原因和化学原因，对这些原因进行深入研究，找到解决这些问题的方法，及时发现找到合适的方法对其进行处理;同时要将科技与实际经验相结合，对这些原因进行深入探索，掌握它们对容器破坏的规律和条件，从这些方面入手研究新的抗腐蚀的方法，并且总结经验，提高我国在金属抗腐蚀方面的实力，延长设备的使用时间，实现对化工容器的效率最大化，保证化工流程顺利进行，从而保障人民的生命财产安全，在经济上更要不断地做到低投入高利润的目标，实现经济效益的最大化。纵观我国，现在的对这方面也提出一系列的相关法规，目的也是希望在这方面能严格要求，但一些企业的管理水平与国家的要求还存在一定的差距，因为这些企业由于其自身各方面的因素导致自己所有模式粗糙，很难达到国家所指定的标准。但随着国家发展，一些人为意识形态的提升，我们会在这这些方面越做越好。

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