化工压力容器腐蚀影响因素及防腐策略

2020-01-20王庭秀

中国设备工程 2020年2期

王庭秀

（杭州余杭獐山钢瓶有限公司，浙江杭州 311107）

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是失效等，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一种问题和情况，多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及腐蚀影响因素分析

1．1 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。

1．2 化工压力容器的腐蚀影响因素

首先，化工压力容器的材料特性对其腐蚀问题的影响，主要是通过以下几个方面体现的。其一，化工压力容器制造材料的化学性质及其杂质含量等性能特征，对化工压力容器使用中的电化学反应速率存在一定的影响。在材料中夹杂物含量较高的情况下，钢材连续性和均匀性变差，腐蚀微电池对增加，导致压力容器的电化学反应速率加快，从而对其电化学腐蚀的发展与变化进程产生相应的作用影响，导致其腐蚀速率及作用影响加快；其二，化工压力容器的材料特性对其腐蚀问题的影响，还表现为材料表面晶型及其氧化状态对压力容器的腐蚀速率也存在一定的影响，其中，材料表面晶型越明显的压力容器，其在使用过程中越容易出现晶间腐蚀问题，而在材料表面使用氧化膜进行覆盖，则能够在一定程度上促进其材料的抗腐蚀性能提升，进而降低其腐蚀发生率；其三，进行化工压力容器生产制造中，对容器材料所施加的煅烧以及冷却、冲压等作用不同，导致金属材料所产生的形变情况也存在较大的区别，并且其材料上的应力分布也不同，而压力容器金属材料中的应力分布对其腐蚀作用存在一定的影响，会导致其腐蚀加快，尤其是在含有湿H2S的环境条件下，压力容器金属材料的各种残余内应力对其腐蚀作用的加速影响更为明显，严重时会导致压力容器出现腐蚀破裂等，对化工生产安全影响十分不利；其四，压力容器的金属材料中所含有的合金元素及其含量，对其腐蚀作用也存在着重要的影响，其中，材料中所含的合金元素类型及其具体含量不同，导致材料对硫化氢腐蚀的敏感性也存在差异，在具体情况中所表现出的压力容器腐蚀变化也不同。

其次，压力容器所处的环境条件对其腐蚀作用的影响表现为压力容器的工作环境不同，对其耐腐蚀性的影响也不同，当压力容器所处的工作环境中温度表现较高且超出相应限度的情况下，就会导致压力容器的腐蚀作用加快，从而导致其腐蚀断裂速度加快，而在酸性条件较高的工作环境中，对于低碳钢容器来讲，其硝脆变化的过程也会明显增快等；此外，压力容器所处环境的介质温度表现不同，其腐蚀作用及影响也存在区别，有研究显示压力容器所处的工作环境中，每当其环境温度增加10℃，就会导致压力容器所面临的化学反应速度加快约为1～3倍变化，从而对压力容器的电化学腐蚀反应及其腐蚀变化形成不同影响，其中压力容器所处的工作环境中介质温度表现越高，其腐蚀速率也就表现越快；化工生产中，不同的压力以及pH值、介质流动速率环境中，对化工压力容器的腐蚀影响也表现不同，对运行环境中压力值越大的压力容器，其在实际应用中因气体在介质中的溶解度提升，导致其电化学反应以及由此引起的腐蚀作用也越明显，而pH值大小对压力容器腐蚀变化的影响表现为pH值能够对压力容器的腐蚀反应速度形成影响，在pH值小于4.5的情况下，压力容器的腐蚀速率与介质中pH值得升高呈相反变化，但在pH值处于4.5～8时，其对压力容器的腐蚀速率影响随着介质中pH值得升高而升高。

最后，化工生产中，操作因素也会对压力容器的腐蚀产生一定的影响，由于化工压力容器的使用与操作不合理，也会导致压力容器在使用中出现腐蚀问题，并且其操作技术不规范或者是未严格按照有关标准操作等，都会导致压力容器的腐蚀进程及其作用影响加快。

2 化工压力容器腐蚀问题的有效预防和控制策略研究

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。

其次，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。

此外，对化工压力容器的腐蚀控制和预防，还可以通过改善化工压力容器的焊接质量以及采用电化学防腐措施、在化工压力容器中涂抹防腐涂剂等方法，有效预防和控制其腐蚀问题及影响产生。