談壓力容器腐蝕與防護(hù)

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摘要：壓力容器是一種能夠承受壓力的密閉容器。壓力容器的用途極為廣泛，它在化工部門以及科學(xué)研究的許多領(lǐng)域都具有重要的地位和作用。但是在高溫、高壓或磨損介質(zhì)等不利條件下操作容易對(duì)材料產(chǎn)生腐蝕，而腐蝕是壓力容器最主要的危害。

關(guān)鍵詞：壓力容器；防腐；防護(hù)

化工生產(chǎn)中常見的壓力容器都是由金屬材料制成的，壓力容器與它所處的環(huán)境之間無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行著化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起材料的變質(zhì)和變性，稱為壓力容器的腐蝕，其腐蝕原因復(fù)雜多變，而且影響因素也很多。從材料學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，除了幾種特殊的耐腐蝕材料外，其余碳鋼都會(huì)自發(fā)的發(fā)生腐蝕。研究表明壓力容器的破壞很少是由于機(jī)械或者物理因素造成的,腐蝕因素才是金屬破壞的主要原因。所以研究材料的腐蝕對(duì)壓力容器來(lái)說(shuō)是不可忽略的重要課題。

1壓力容器腐蝕與危害

1.1壓力容器的腐蝕的分類

壓力容器的腐蝕破裂是指容器殼體由于受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕而產(chǎn)生的一種破裂形式，壓力容器腐蝕的九種形態(tài)：壓力容器的均勻腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、氫致開裂（氫腐蝕、白點(diǎn)、氫脆）、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞、摩耗腐蝕（微動(dòng)腐蝕、沖擊腐蝕、空泡腐蝕）。

1.2壓力容器腐蝕的危害

1）金屬的均勻腐蝕和局部腐蝕會(huì)使壓力容器整體或局部的壁厚減薄，造成承載壓力下降導(dǎo)致破裂；2）金屬的應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞會(huì)造成壓力容器上出現(xiàn)致命性的的裂紋，造成容器開裂泄漏，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致突然脆性破裂并引起爆炸；3）腐蝕有時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料性能發(fā)生退化，使其不能滿足設(shè)計(jì)要求。

2影響金屬腐蝕的主要因素

金屬及合金成分、雜質(zhì)含量和表面狀態(tài)等決定金屬腐蝕速度的因素為材料的特性因素。特性因素是我們?cè)谑褂弥袩o(wú)法改變的，它是由材料自身性質(zhì)決定的。介質(zhì)性質(zhì)濃度、pH值、溫度、壓力、流速等工況稱為外部環(huán)境因素，是我們?cè)谑褂弥袥Q定的。而且這些因素相互制約，相互作用，關(guān)系特別復(fù)雜。

2.1材料的特性因

壓力容器的腐蝕受到金屬材料本身化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性的影響。越活潑的金屬，就越容易失去電子而被氧化。如果金屬晶格間雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池反應(yīng)而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。另外金屬腐蝕也與晶間密度有關(guān)，晶間縫隙越大腐蝕性雜質(zhì)就越容易深入，從而直接腐蝕晶格。

2.2外部環(huán)境因素

1）因?yàn)閴毫θ萜鞒休d的物料類型較多，這些物料所包含的化學(xué)成分比較復(fù)雜，所以不可避免的存在腐蝕性物質(zhì)，比如酸、堿、鹽等，以及與金屬表面接觸的物料pH值，甚至是材料表面光潔度。這些因素都可能會(huì)導(dǎo)致壓力容器出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。2）與金屬表面相接觸的各種環(huán)境介質(zhì)，比如濕空氣、腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液都容易被腐蝕。所以壓力容器間要保持一定的距離，以免泄漏時(shí)影響其他設(shè)備。

3防護(hù)措施

壓力容器的腐蝕與選材設(shè)計(jì)、維護(hù)管理等多種因素有關(guān)，防止壓力容器腐蝕的基本措施簡(jiǎn)述如下。

3.1科學(xué)選材

材料的選用要求在對(duì)其化學(xué)成分、晶相結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能等內(nèi)部質(zhì)量的要求上，不僅滿足材料的使用要求，還要充分考慮制造成本。在進(jìn)行材料選擇時(shí)，主要從壓力容器的負(fù)載情況、材料的使用環(huán)境和材料的使用性能要求三個(gè)方面考慮。3.2設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)在壓力容器的設(shè)計(jì)與制造工藝上盡量不造成縫隙結(jié)構(gòu)是避免其受到腐蝕最有效的方法。盡可能避免采用金屬和非金屬的連接，設(shè)計(jì)上盡量采用滿焊結(jié)構(gòu)，用焊接代替鉚接或螺栓連接。用對(duì)接焊接不用搭接，搭接焊的縫隙要用連續(xù)焊、釬焊或捻縫的方法將其封塞。設(shè)計(jì)上避免銳角和死角使結(jié)構(gòu)能夠完全排流，以在生物或碎屑等在這些部位的集積或出現(xiàn)沉淀時(shí)能及時(shí)清除。用不腐蝕的堵縫劑或用焊接來(lái)封閉已存在的縫隙。連接部件的法蘭盤墊圈采用非吸水性材料。在裝配前接合面要刷涂料或覆蓋涂層、堆焊耐腐蝕材料。

3.3維護(hù)管理

壓力容器在化工生產(chǎn)中至關(guān)重要，而化工容器在使用過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕，一旦發(fā)生腐蝕則造成的危害巨大，嚴(yán)重威脅了人身安全，對(duì)企業(yè)造成了不可挽回的損失。但一些私營(yíng)企業(yè)的管理水平與國(guó)家相關(guān)法規(guī)要求還存著巨大差距，有些企業(yè)由于受資金規(guī)模、人才和設(shè)備資源等因素的制約，企業(yè)管理系統(tǒng)模式落后、制度化、規(guī)范化管理嚴(yán)重滯后。亟需認(rèn)真具體地研究我國(guó)在用壓力容器的現(xiàn)狀，搞好使用管理、提高運(yùn)行水平。特種設(shè)備主要負(fù)責(zé)人必須定期開展對(duì)各類壓力容器相關(guān)人員的安全教育培訓(xùn)工作，提高企業(yè)特種設(shè)備的安全管理水平，提高操作人員的安全意識(shí)、操作技能和遵章守紀(jì)的自覺性，避免事故發(fā)生。中總有機(jī)碳數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差試驗(yàn)結(jié)果均較好，證明此方法精密度較好。

3.4準(zhǔn)確性試驗(yàn)

（見表3）由表3所示：測(cè)得GSD-2a與GSD-7a加標(biāo)回收率與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)推薦值驗(yàn)證均較好，證明此方法準(zhǔn)確性較好。備注：本實(shí)驗(yàn)中所用GSD-2a均為GBW07302a（GSD-2a）水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-江西大茅山花崗巖區(qū)，推薦值0.26%，不確定度±0.02%；本實(shí)驗(yàn)中所用GSD-7a均為GBW07307a（GSD-7a）水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-遼寧開源鉛鋅礦區(qū)，推薦值0.48%，不確定度±0.04%。

4結(jié)語(yǔ)

本方法是利用鹽酸溶液與碳酸鹽反應(yīng)，能夠預(yù)先除去無(wú)機(jī)碳的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)研究了土壤中總有機(jī)碳的燃燒-氣體容量法。確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本方法的精密度與準(zhǔn)確性均較好。本方法相較于重鉻酸鉀氧化-分光光度法而言，試劑種類與用量均極少，方法流程也相對(duì)快捷簡(jiǎn)便。相較于總有機(jī)碳分析儀而言，無(wú)需購(gòu)買專用儀器，節(jié)約資金，利用常規(guī)設(shè)備即可完成測(cè)定。可操作性較強(qiáng)，測(cè)定條件相對(duì)寬松，具有較好的推廣價(jià)值。

作者：高慧文 白志偉 武鵬 李勝利 李原 張浩 單位：天津渤海石化有限公司