影响压力容器金属腐蚀的主要因素及防治对策

沈振英 骆 浩

（浙江工程设计有限公司，浙江 杭州 310002）

化工机械设备在受到严重的腐蚀之后，不管是设备呈现出来的色泽方面，还是机械其它方面所变现出来的性能等，都有着不同程度的变化，从而导致机械设备在使用过程当中产生不必要的损失。这样对于化工企业在产品的生产以及成本控制等方面有着较大的影响，化工企业针对这一点也会背负着较大的经济损失。所以，关于机械的防腐方面问题，就需要采取有力的防腐措施，有效的将运行机械的防腐能力进一步的提高，这才是当今社会中化工企业以及相关生产领域所迫切需要解决的问题。

1 化工压力容器腐蚀的常见几种类型

根据腐蚀过程的历程分类：

1.1 物理腐蚀

物理腐蚀是指金属由于受到液态金属的单纯物理溶解作用而引起的损坏，但并不是由化学和电化学反应引起的。比如使用钢容器来盛放熔融锌，由于液态锌会溶解铁金属从而致使钢容器受损坏等等。

1.2 化学腐蚀

化学腐蚀是指金属在一些干燥气体及非电解质溶液中，金属表面与非电解质发生纯化学反应而引起的损坏，也称为干腐蚀。化学腐蚀的反应过程中，金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接进行电子交换，发生氧化还原反应而形成腐蚀产物，期间并没有产生电流。

1.3 电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而产生的破坏，即湿腐蚀。电化学腐蚀是化工压力容器腐蚀中最普遍、最常见的腐蚀。一般按电化学机理进行的电化学腐蚀在反应过程中都会产生电流，即产生一个或多个阳极反应和阴极反应，同时通过介质中的离子流与流过金属内部的电子流构成回路。其中阳极反应是指金属在失去电子后以一种离子的状态进入到溶液中，是一个氧化的过程；而阴极反应是指氧化剂在金属表面及溶液界面将金属内的剩余电子吸收，其是一个还原的过程。电化学腐蚀可以是一种单一的电化学作用过程，也可以是电化学作用、生物作用和机械作用三者共存或者它们相互作用的一个复杂过程。

2 化工压力容器金属腐蚀的产生因素

2.1 压力容器材料本身的特性

压力容器材料本身特性引起的金属腐蚀主要体现于以下三方面：（1）金属本身的化学性质，合金含量（如压力容器中的夹杂物）会加速合金的腐蚀速度；（2）压力容器的金属表面状态和晶型，金属表面有氧化膜的耐腐蚀，若没有则表面越粗糙腐蚀越快。晶粒越粗糙腐蚀也越快；（3）压力容器在制造过程中的变形，由于受冲压、焊接、煅烧等冷、热加工的影响，金属会出现变形现象，从而产生较大的内应力，进而加速金属的腐蚀过程。

2.2 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其一定的适用范围，如果在压力容器适用过程中未合理地控制介质的种类、化学成分、pH值、浓度、含氧量等，将会使压力容器发生腐蚀现象。由于腐蚀是一种化学反应，所以当介质的温度不断升高时，压力也会升高，同时金属腐蚀速度也就越快，一般是每升温10℃，金属就会以1至3倍的速度发生腐蚀。

此外，由于压力容器内的介质流速不断增加，强化了物质的扩散和对流，同时还会使腐蚀产物的脱落速度及保护膜被冲刷的速度不断加快，以致产生漩涡、空泡等，从而引起严重的冲击磨损和空泡磨损，所以，介质的流动速度也会对金属腐蚀产生影响，流动越快，腐蚀越易且快。

3 化工压力容器的防腐蚀控制措施

化工设备在防腐方面所采取的有效防治措施有着比较多的方法，通常在处理的时候所采取的方法是改善金属的基本本质，将金属和防腐介质进行有效的相互隔离，或者直接采取表面处理法，笔者经过总结分析，针对化工压力容器的防腐蚀控制措施进行下文阐述。

3.1 压力容器主材料的选择

根据相关部门规定，化工压力容器的设计和制造必须是一些通过并具有相关资格认证的定点单位。在设计化工压力容器时应严格按照GB150及《容规》等进行选材，尽量减少应力集中，将可能引起腐蚀介质积聚的缺口和缝隙消除，同时还要注意设备金属的组织和结构。而在制作压力容器的过程中，应根据压力容器的用途、所处的介质、温度和压力情况，选择相适应的合理的材料组成耐蚀合金，或者可以添加一些相适应的不同的合金元素于金属中，可以以碳钢为主，必要时须选择不锈钢、钛材和铜材。以提高压力容器的耐蚀性，从而防止或缓减压力容器中金属的腐蚀情况。如将镍加入到钢中可制成一个防腐蚀能力稍强的不锈钢压力容器。此外，在选材时除了要考虑介质的腐蚀性，还应考虑介质的易燃程度和毒性程度，如在易燃或中、高、低度危害介质的环境中不可使用Q235-A.F等等。

3.2 缓蚀剂的选用

缓蚀剂是一种可防止或减缓设备腐蚀的化学物质，同时也可以是几种化学物质的混合物。由于只要再金属表面加入千分之几或千万分之几甚至个别情况时只要百分之几的用量，不仅可以保持金属材料原来的物理机械性能不变，还可使在某介质中金属材料的被腐蚀的速度明显得到降低或为零。正由于缓蚀剂这种良好的防腐蚀效果且使用缓蚀剂经济效益也较高，因而其常被用于压力容器防腐蚀技术中。

3.3 提高焊接质量

提高焊接质量可以降低或消除焊接缝的残余应力，防止裂纹的产生，从而使焊缝的热影响区的金相组织与性能得到较好的改善。电弧焊和氩弧焊这两种焊接工艺时不锈钢材料最常采用的焊接方法。在焊接压力容器时应严格按照相关规定的要求选用合适的焊接材料和焊接工艺，而焊条等焊接材料的质量必须经有关部门检验且合格。同时，焊接者还应是经相关考试合格具有合格证书且技术较好的。在焊接前应对钢材的淬硬性、焊接厚度和使用条件等因素进行综合考虑并实现预热措施；为了防止化工压力容器出现超标缺陷，焊后应对其进行稳定化热处理，检查其外观，进行晶间腐蚀试验，此外还应根据设计图纸要求使用超声波探伤射线探伤。

3.4 电化学保护

电化学保护是指根据电化学原理使金属设备成为腐蚀电池中的阴极，从而达到防止或减轻金属腐蚀的目的，其一般有牺牲阳极保护法和外加电流法两种。牺牲阳极保护法是指用电极电势比压力容器金属更低的铝、锌、合金等做阳极，并将其固定在被保护金属上，形成腐蚀电极；外加电流法一般用于土壤、河水中的金属设备，其是指将被保护金属与另一附加电极作为电池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流点的作用下使阴极得到保护。

3.5 使用防腐材料

首先，油脂涂料。油脂涂料主要是利用干性油作为主要成膜物的一类涂料。其所具有的主要特点是容易生产，而且具有较好的涂刷性，对于所需要涂刷面也具有较好的润湿性，并且在价格方面也较为低廉，这是其主要的优点所在。但是，漆膜也具有干燥慢以及膜的性质相对较软，机械性能也比较差，也不具有较强的耐水性以等缺点；其次，生漆。生漆不仅具有较强的附着力以及漆膜坚韧，而且其所呈现出来的光泽也较为优秀，并且对于土壤以及水和油性等腐蚀也具有一定的抵抗力。但是其存在的缺点是具有一定的毒性，对于人们的皮肤使得在使用中容易产生皮肤过敏，而且其对于强氧化剂以及碱性都比较差；然后，酚醛树脂涂料。醇溶性酚醛树脂涂料抗腐蚀性能较好，但是施工过程较为不便，而且其附着力和柔韧性相对较差，在实践具体的应用中受到一定程度的限制。在日常的使用中可以延伸扩展到家庭用具以及门窗方面的涂装，具有一定强度的附着力以及耐水耐热，而且对于腐蚀性也有着较强的抵抗力；最后，环氧树脂涂料。环氧涂料具有较好的附着力，在碱和油以及水等都有着较强的抵抗能力，但是其中不足的没有较好的抗老化性。固化剂对于漆膜的性能通常有着一定程度的影响，在实际中所常用的固化剂有：脂肪胺及其改性物；芳香胺及其改性物；聚酰胺树脂。

3.6 衬里防护

在选择压力容器金属材料时，由于某些压力容器内介质的腐蚀性会特别强，而市场上却找不到合适的耐蚀金属材料或者材料特别贵时，为了解决腐蚀问题一般会采用衬里防护方法。衬里的选择应根据相关规定要求结合容器内介质的特性、温度、压力等情况，有不锈钢、钛、搪玻璃、聚四氟乙烯、玻璃钢、橡胶等。如适用于温度和压力较高场合的不锈钢、钛衬里，它们具有施工困难和成本较高的特点；而某些非金属材料衬里却不能再较高的温度和压力环境中使用，因而会受到一定的限制。

3.7 表面覆盖法

表面覆盖法是指在金属表面覆盖一层紧密的防护层以隔离金属与介质，从而防止金属被周围介质腐蚀。例如，在压力容器钢铁表面涂油器，覆盖搪瓷，镀Zn、Sn、Cr、Ni等金属，使钢铁制品不与水和空气的接触，阻止其被腐蚀。表面覆盖法是一种普遍使用的防护方法。

3.8 加强管理维护

压力容器的维护是最根本的防腐蚀措施。作为化工企业应严格执行有关压力容器的使用法规，并根据其检修的有关规定，对压力容器进行定期检查、取样，将压力容器在运行过程中可能存在的缺陷的发展和腐蚀情况要牢牢掌握，及时发现问题并采取相应的有效的补救措施，以防止设备继续腐蚀。化工企业及技术人员不可忽视压力容器的应力腐蚀现象，要弄清其破坏原因，分析和研究腐蚀形态并采取有效的防范措施，减缓或抑制腐蚀破坏，确保设备的运行安全。

4 结束语

总之，化工企业和社会其他企业之间相比较，其生产设备的防腐蚀速度通常会显得更加的快，由此就需要根据实际情况采取全面有效的防治措施进行有力的加强控制，从而针对腐蚀破坏有着减缓作用，将设备的使用寿命进一步的加以有效的延长，对于工作人员而言也有着保护人生以及财产的作用，并且对于当今的化工企业以及与之相关生产领域都有着极其重要的现实意义。

［1］杨洲，李明君，王蕾.浅析压力容器应力腐蚀及其控制措施[J].天然气与石油，2009，2.

［2］何小洪.压力容器的腐蚀与处理[J].科技资讯，2011，21.