姬萬(wàn)榮 ，楊虎生，胡汝軍 ，張中勤 ，王連杰 ，袁哲

（1.玉門油田分公司機(jī)械廠；2.玉門油田分公司綜合服務(wù)處；3.玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 酒泉 735200）

在化工設(shè)備中，壓力容器是最為重要的組成部分，在生產(chǎn)中發(fā)揮了著非常重要的作用。如果壓力容器出現(xiàn)腐蝕，不僅會(huì)影響正常的化工反應(yīng)，還會(huì)引發(fā)重大的安全事故。在實(shí)際生產(chǎn)中，金屬材料出現(xiàn)破裂與失效的重要因素之一就是腐蝕。在化工壓力容器中難免會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，必須制定出科學(xué)的防腐策略，提升壓力容器的防腐性能，保證壓力容器擁有更長(zhǎng)的使用壽命。

1 影響壓力容器防腐性能的有關(guān)因素

1.1 材料特性產(chǎn)生的影響

壓力容器的防腐性能在很大程度上是由材料本身的特性所決定，具體如下：一是電化學(xué)反應(yīng)的速度會(huì)直接受到材料的化學(xué)性質(zhì)、雜質(zhì)等方面的影響，倘若容器內(nèi)有比較多的惰性?shī)A雜物，則金屬腐蝕的速度要快很多。二是腐蝕速度還會(huì)受到金屬材料表層的氧化狀態(tài)與晶體結(jié)構(gòu)的影響。一般來(lái)說(shuō)，晶粒越為粗糙，腐蝕速度就越快。如果材料表層有氧化膜，則具有較好的耐腐蝕性。例如不銹鋼材質(zhì)，在腐蝕介質(zhì)的影響下，焊縫位置會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕，腐蝕將滲透到金屬內(nèi)部，材料的強(qiáng)度將深受影響。在焊接的過(guò)程中，晶間腐蝕會(huì)在熱影響區(qū)內(nèi)出現(xiàn)。三是制造過(guò)程中，在冷卻、煅燒等諸多工藝下，金屬會(huì)有形變產(chǎn)生，并有極強(qiáng)的內(nèi)應(yīng)力，這也會(huì)導(dǎo)致金屬被腐蝕的程度加深，特別是在H2S的影響下，容器極有可能因腐蝕而破裂。三是合金元素對(duì)壓力容器的防腐性能也有非常大的影響。不同的鋼材料內(nèi)合金的具體狀況不一樣，因此其對(duì)H2S的敏感性也會(huì)不一樣。

1.2 環(huán)境因素產(chǎn)生的影響

從實(shí)際情況看，化工生產(chǎn)中難免會(huì)出現(xiàn)腐蝕性介質(zhì)，這些介質(zhì)都有可能導(dǎo)致壓力容器被腐蝕。一般情況下，金屬容器對(duì)介質(zhì)腐蝕能夠產(chǎn)生一定的抵抗作用，然而倘若介質(zhì)濃度、含氧量、酸堿度等均超出了容器的承受標(biāo)準(zhǔn)，或者是出現(xiàn)非常敏感的介質(zhì)，則會(huì)引發(fā)極為嚴(yán)重的腐蝕。環(huán)境因素對(duì)壓力容器防腐性能所產(chǎn)生的影響具體表現(xiàn)為：一是作業(yè)環(huán)境。在不一樣的作業(yè)環(huán)境下，容器的耐腐蝕性有很大區(qū)別。例如，在超過(guò)限定穩(wěn)定的情況下，腐蝕速度要快很多；在酸性情況下，低碳鋼容器被腐蝕的速度非?？?。酸性越強(qiáng)，則腐蝕速度越快；在高溫的狀態(tài)下，水中溶解氧含量會(huì)非常大，容器腐蝕速度會(huì)加快。二是介質(zhì)溫度。相關(guān)資料表明，在溫度每上升10℃的情況下，化學(xué)反應(yīng)速度會(huì)顯著提升，提速1～3倍。高溫能夠使得介質(zhì)的對(duì)流速度加快，介質(zhì)電阻下降，從而加快電化學(xué)腐蝕。通常，隨著介質(zhì)溫度的加快，腐蝕速度加快。三是壓力。壓力也會(huì)對(duì)金屬的腐蝕性產(chǎn)生一定的影響，在壓力提升的過(guò)程中，介質(zhì)中氣體的溶解度會(huì)加大，電化學(xué)反應(yīng)的速度更快。四是pH值。酸堿環(huán)境對(duì)容器腐蝕有直接的影響。在不一樣的酸堿環(huán)境下，介質(zhì)中電解的離子含量不一樣，進(jìn)而影響到腐蝕情況。五是介質(zhì)流動(dòng)速率。越快的介質(zhì)流速對(duì)流、擴(kuò)散產(chǎn)生越為明顯的影響，金屬表層的保護(hù)膜會(huì)受到更為強(qiáng)烈的沖擊，從而產(chǎn)生空泡等現(xiàn)象，使得容器出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕。六是因操作不當(dāng)而產(chǎn)生的腐蝕。相關(guān)工作人員沒(méi)有嚴(yán)格依照操作流程而開展生產(chǎn)活動(dòng)，從而使得容器被腐蝕。

2 提升壓力容器防腐性能的有效策略

2.1 選擇科學(xué)的材料

在對(duì)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB150.1-150.4-2011《壓力容器》來(lái)選材。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)杜絕出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，使得容器內(nèi)的金屬材料表層無(wú)縫隙與缺口，提升防腐蝕性能。從容器的實(shí)際用途及作業(yè)環(huán)境入手，使用具有優(yōu)良耐腐蝕性能的材料。從實(shí)際情況看，碳鋼是最為主要的化工壓力容器材料，在要求較高的情況下，可以進(jìn)一步使用銅材與鈦材等。在選擇壓力容器材料的過(guò)程中，不僅要考慮耐腐蝕性，還要考慮介質(zhì)的特性，如易燃性與毒性等。

2.2 增加緩蝕劑

緩蝕劑是一種極為特殊性的化學(xué)性材料，在金屬的表層增加一定量的緩蝕劑，能夠有效提高材料的力學(xué)性能，使材料具有更強(qiáng)的防腐蝕性。在某些盛有一定介質(zhì)的金屬材料內(nèi)增加緩蝕劑，會(huì)有效地降低腐蝕速度，提高壓力容器的防腐性能。由此可知，增加緩蝕劑是一種極具經(jīng)濟(jì)性的金屬防腐技術(shù)，在提升壓力容器防腐性能的過(guò)程中具有重要意義。緩蝕劑會(huì)對(duì)金屬于介質(zhì)環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕有直接影響，對(duì)陰陽(yáng)極反應(yīng)有一定的抑制作用，降低金屬電化學(xué)的腐蝕情況。常見的緩蝕劑有多種，具體為：一是氧化膜型的緩蝕劑。其自身為氧化劑，能夠和金屬產(chǎn)生一定的作用，在金屬表層生成氧化膜，使得金屬離子化得以降低。二是沉淀膜型緩蝕劑。在金屬表層形成沉淀膜，借助緩蝕劑分子間的相互作用，減少腐蝕。三是吸附膜型緩蝕劑，此為有機(jī)緩蝕劑，能夠優(yōu)化金屬表層的性質(zhì)，提升金屬的防腐蝕能力。

2.3 提高焊接質(zhì)量水平

在壓力容器材料腐蝕斷裂中，焊接處的殘余應(yīng)力是非常重要的影響因素。在提升焊接質(zhì)量水平的過(guò)程中，這些殘余應(yīng)力得到減少，焊縫區(qū)域的組織狀況得以優(yōu)化，容器的防腐蝕性能得以提升?，F(xiàn)階段，不銹鋼材料經(jīng)常使用電弧焊與氬弧焊進(jìn)行焊接，不管何種工藝，都應(yīng)嚴(yán)格依照鋼結(jié)構(gòu)焊接來(lái)規(guī)范進(jìn)行，所選擇的材料應(yīng)是質(zhì)檢機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格的材料。在焊接壓力容器的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮材料的實(shí)際情況，進(jìn)行一定的預(yù)熱。在焊接工作結(jié)束后，還應(yīng)該做好熱處理工作，測(cè)試晶間腐蝕的狀況，并進(jìn)行一系列檢測(cè)。

2.4 引入電化學(xué)防護(hù)策略

電化學(xué)防護(hù)的作用機(jī)理為：被保護(hù)金融材料成為原電池的陰極，從而對(duì)金融材料出現(xiàn)的陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，提升材料的防腐性能，具體方法為：一是犧牲陽(yáng)極保護(hù)的方法。也就是說(shuō)容器中固定鋁鋅等具有較強(qiáng)還原性的金屬材料，金屬容器相當(dāng)于腐蝕電路的陰極，從而得到有效保護(hù)，提升防腐性能。這種方法多被應(yīng)用到那些腐蝕性不強(qiáng)的介質(zhì)之中。在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)內(nèi)，因?yàn)榻饘俚南牧繒?huì)太大，所以缺乏經(jīng)濟(jì)性。二是外加電流陰極保護(hù)法。在容器外部增設(shè)直流電源，使得電子被強(qiáng)制性地自介質(zhì)而向金屬容器流動(dòng)，容器成為陰極，從而得到保護(hù)。這種方法能夠有較大的功率，所以應(yīng)用范圍更加廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中，其還可以從具體情況出發(fā)而設(shè)置合理的電流流量，然而需要配置直流電源及相關(guān)附屬裝置，基礎(chǔ)投資比較大，因此在實(shí)際應(yīng)用中要充分考慮介質(zhì)環(huán)境、防腐等級(jí)等因素。

2.5 運(yùn)用防腐涂劑

常見的防腐涂劑有人造樹脂、漿液溶劑、植物油等。其多被應(yīng)用到腐蝕程度較為嚴(yán)重的容器表層中，能夠被直接涂抹。這將在材料表層形成薄膜，盡管無(wú)法將材料與介質(zhì)充分隔離，然而能夠使得介質(zhì)在向材料擴(kuò)散的過(guò)程中受到諸多阻力，減少腐蝕電流，提升壓力容器的防腐性能。

2.6 使用防護(hù)襯里

在實(shí)際應(yīng)用中，壓力容器會(huì)接觸很多腐蝕性非常強(qiáng)的化學(xué)介質(zhì)，當(dāng)前的金屬材料無(wú)法滿足使用需要。另外，部分材料的價(jià)格過(guò)于昂貴，難以在實(shí)際應(yīng)用中普及開來(lái)，這種情況下，在容器內(nèi)部增設(shè)防護(hù)襯里非常重要，在具體的操作中，應(yīng)從溫度、壓力及介質(zhì)等狀況入手?，F(xiàn)階段，常見的襯里材料有鈦、玻璃鋼、不銹鋼等。

2.7 做好管理與維護(hù)工作

化工企業(yè)應(yīng)從壓力容器的具體使用規(guī)定入手，做好容器的檢修，依照計(jì)劃而展開檢測(cè)及取樣工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)容器的腐蝕問(wèn)題，并采取有效應(yīng)對(duì)策略，從而控制好腐蝕的擴(kuò)大。相關(guān)工作人員應(yīng)及時(shí)研究腐蝕設(shè)備，就導(dǎo)致腐蝕出現(xiàn)的原因展開深入分析，采取科學(xué)的應(yīng)對(duì)策略，杜絕相同的問(wèn)題出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中，設(shè)備腐蝕是非常重要的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源，壓力容器的防腐蝕性能極為重要。對(duì)此，相關(guān)人員必須從壓力容器的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境及具體材質(zhì)入手，制定出科學(xué)的防腐蝕策略，提升容器的防腐蝕性能，從而使得容器擁有更長(zhǎng)的使用壽命，各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)能夠安全、穩(wěn)定的進(jìn)行。

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