化工压力容器腐蚀影响因素及防腐探讨

申 川

（中国石油大庆炼化分公司物资采购部，黑龙江大庆 163411）

0 引言

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，但是在使用过程中易出现各种腐蚀情况，受环境及其相关条件（如温度、压力等）的影响，不仅极大地降低了自身的安全性能，还缩短了可使用的时长寿命。据统计，由于设备腐蚀造成的安全事故占66.7%，甚至会引发爆炸事故导致人员伤亡。压力容器的腐蚀是在环境影响下材料发生变质引起的，大多数的压力容器是金属材料，所以金属腐蚀占较大比例。金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀的区别，按受损形态分为整体腐蚀和局部腐蚀，其中局部腐蚀又可分为多种类型，例如晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、点腐蚀等。因此，掌握金属腐蚀的规律及其特点，有利于找到压力容器腐蚀的真相，这样对出现的缺陷可以更快采用相关防腐手段解决，从而提高压力容器使用寿命和安全性能。

1 化工压力容器常见的腐蚀类型

1.1 物理腐蚀

物理腐蚀指的是容器材料本身带有金属性质，在物理作用下溶解形成损坏。这种损坏和化学或者电化学毫不相干，只是生活中常见的物理反应。例如，容器材料是由钢制作的，用它盛放熔融金属的这个容器就会被熔融的金属慢慢溶解，长此以往就会形成物理腐蚀。

1.2 化学腐蚀

化学腐蚀是指容器表层覆盖的金属材料和化学物质接触，产生相关化学反应而导致的容器损坏。化学腐蚀的产生，通常是由于气体比较干燥或者产生了非电解质溶液，直接造成金属原子与氧化剂产生氧化反应，电子交换期间不会形成电流但会形成腐蚀。

1.3 电化学腐蚀

电化学腐蚀是化工压力容器产生腐蚀的最主要因素之一，其腐蚀性远大于物理腐蚀和化学腐蚀，这主要归咎于化工生产过程中容易产生电解质溶液，基于电化学原理易形成电流回流，为电化学腐蚀提供电解质环境。根据在电化学腐蚀过程中，处于阳极的金属失去电子会变成以离子的形态与电解质溶液产生反应，金属中余下的电子会与处于阴极的金属产生氧化反应。电化学腐蚀不仅是简单的电化学反应，也能和机械、生物发生作用，是一个极为复杂的反应过程。

2 化工压力容器腐蚀的影响因素

2.1 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，压力容器在使用过程中容易发生变形，在内部产生相应的力，会加快设备的腐蚀速度。

2.2 环境因素

压力容器是化工生产中使用最频繁的设备之一，长期处在一个高温高压的环境里。在使用过程中，容器内部会滞留很多相关介质，如酸、碱、盐等，由于工作过程长时间与容器密切接触，导致容器形成腐蚀。当介质温度上升或压力增强，会进一步加剧压力容器的腐蚀。

2.3 人为因素

绝大多数的技术人员在日常使用压力容器中都忽略了对其的防腐工作，有的还因为操作不科学而导致压力容器快速腐蚀。

3 化工压力容器防腐策略

为了解决压力容器腐蚀问题、有效降低其腐蚀率，需要从源头即从化工生产所处的环境考虑，利用先进的科学手段进行压力容器的防腐工作，同时也不能放松对日常设备的维护，为化工生产工作提供一个安全稳定的生产环境。下面将针对化工腐蚀的防腐策略及方法进行探讨。

3.1 增加缓蚀剂

缓蚀剂是特殊的化学物质，只要在金属表面加入少许的缓蚀剂，就能有效减缓容器腐蚀的速度，可以很好保持材料的力学性能。在存放一些材料的金属里，只需适当加入一点缓蚀剂，有时候甚至可以起到让材料腐蚀速度降低为0 的效果。所以，增加缓蚀剂在防金属腐蚀方面是一种很好的技术手段，也是化工生产过程中较为明智的一种选择。缓蚀剂的原理主要是用来干扰金属在介质中产生腐蚀反应，覆盖在金属表面控制其产生正负极反应，从而减缓金属的腐蚀反应。此外，还可以利用氧化膜、吸附膜和沉淀膜来控制压力容器的物理腐蚀，氧化膜原理是因其本身含有的氧化剂在与金属发生作用时，会形成一层保护膜覆盖在金属表面促进电子氧化的产生，以降低腐蚀的速度和风险。吸附膜的原理主要是在金属表面上，对其腐蚀介质产生良好的吸附能力，从而改变金属表面的化学性质，进而达到减缓腐蚀的目的。沉淀膜原理利用的是分子间相互作用以形成缓蚀剂分子，并附在金属的表面生成金属离子，在阴极区可以覆盖在金属表面阻隔金属与介质之间发生化学反应，以此达到减缓腐蚀的目的。

3.2 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问题，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切线法确认检测结果。

3.3 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。

3.4 应用防护衬里

在化工生产中会有一些腐蚀性较强的介质，很多金属材料容易腐蚀，但是不易腐蚀的介质价格高昂，所以为了既防腐又节省成本，可以在容器里加入防护衬里。在防护衬里的选择上要慎重，应该严格按照相关文件规定，合理考虑综合因素使用。目前钛、不锈钢、聚四氟乙烯是使用较多的衬里材料，它们都有耐高温耐高压的性质，但是由于价格高昂且在实际生产过程中操作难度较大。而非金属衬里价格较低且耐高温高压能力较弱，在实际生产中使用率较低。

3.5 加强管理维护

化工企业在使用压力容器时，必须严格按照各项使用说明，认真做好容器检查，按规定时间检测，随时追踪腐蚀信息，尽早发现容器腐蚀情况降低损失，保证设备安全使用。化工工作人员也要加强对容器设备的分析，及时掌握腐蚀原因和解决措施，避免容器反复出现腐蚀情况，最大限度延长其使用寿命。

4 结语

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。