化工容器设计中的防腐措施

化工容器设计中的防腐措施
摘要：不断研究采用防腐蚀的新技术、新工艺，以期延长机械设备的使用寿命，节约更多的材料，保证正常和连续的生产，提高企业的经济效益，减少对人类的危害。

本文探讨了化工容器设计中的防腐措施。

关键词：化工容器；设计；防腐；措施;
中图分类号： tm53 文献标识码： a 文章编号：
化工容器一般要长期承受高温、高压作用，属于危险性高的设备，生产和使用中要特别注意、预防发生安全事故。

要防止压力容器发生事故，必须清楚的了解它的破坏机理。

化工生产过程中，绝大多数压力容器是由于腐蚀引起失效。

了解压力容器的腐蚀原因，做好防腐工作，能够保障压力容器长期、安全、有效的运行。

一、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、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。

例如使用钢制容器来盛放熔融锌，由于液态锌会溶解铁金属从而致使钢制容器受损坏等。

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。

3、电化学腐蚀
指金属表面与电解质溶液发生电化学反应，是湿反应，反应过程有电流产生。

通常按照电化学机理进行的腐蚀都会有阳极氧化反应和阴极还原反应，电化学腐蚀是一种最常见的腐蚀，既可以是单一电化学反应，也可以是环境、机械和电化学共同作用的复杂过程。

常见的腐蚀类型包括点腐蚀、缝隙腐蚀、均匀腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢致开裂等。

氢致开裂
金属材料因吸收氢而导致塑性降低，性能恶化的现象为氢裂。

这是一种在湿硫化氢环境下对钢的损伤形式，与钢发生电化学腐蚀反应产生氢原子，进入钢内部缺陷部位，聚集成氢分子，使局部压力升高。

主要在塑性夹杂物部位开裂、裂纹有分段并平行于钢板表面。

例如炼油装置中容易发生氢致开裂的设备有汽油稳定蒸馏塔塔顶冷凝器、汽提塔塔顶泠凝器、加氢脱硫装置中的成品冷却器、油田集输油管线等。

（2）应力腐蚀
压力容器的应力腐蚀又称应力腐蚀开裂，这种破坏形式是指设备在应力及腐蚀介质联合作用下，将出现低于材料极限的脆性开裂现象，致使设备失效的现象。

应力腐蚀开裂是一种腐蚀速度快，破坏严重，且往往在没有产生任何明显的宏观变形、不出现任何预兆的情况下发生的迅速而突然的变化。

到目前为止，尚难在设备和部件的生产、使用和运行过程中进行有效的监测、同时应力腐蚀破坏既可以出现在设备使用和生产运行过程中，也可以出现在设备使用以前，甚至在它们加工、成型和制造期间。

其裂纹一旦形成，扩展速度比其它类型的局部腐蚀快，所以应力腐蚀开裂是目前所知的腐蚀类型中破坏性最大的一类，据统计应力腐蚀破坏率约占各种腐蚀破坏中的40%。

压力容器设计过程中的结构设计不合理，选材不当，制造加工质量不高，焊接残余应力的存在以及缺乏防腐措施等原因，也为腐蚀破坏提供了环境。

压力容器本身要承受应力，同时焊接后焊缝处的残余应力，再加上容器内的介质往往具有腐蚀性，使得压力容器壳体发生一种延续裂纹，在应力和腐蚀介质共同作用下形成应力腐蚀开裂。

腐蚀使金属材料有效面积减少、表面形成缺口、造成应力集中，应力同时会加快腐蚀进程，使表面缺口向深处扩展，最终导致断裂。

应力腐蚀断裂往往无变形预兆，突然发生脆性断裂，是工业生产中危害性非常大的恶性腐蚀类型。

二、化工压力容器设计中的防腐蚀控制措施
1、压力容器主材料的选择
根据《容规》规定，化工压力容器的设计和制造必须是通过并具有相应资格认证的单位。

在设计化工压力容器时应严格按照gb150
及《容规》等进行选材，设计结构时尽量减少应力集中，近可能减少引起腐蚀介质积聚的缺口和缝隙，同时还要注意金属材料的化学成分，应根据压力容器的用途、介质、温度和压力情况，选择相适应的材料，或者可选择有针对性的合金材料，主要以碳钢为主，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，还应考虑介质的爆炸危险程度和毒性危害程度，例如在易燃、易爆介质或低、中、高度毒性危害介质的环境中不可使用q235-a.f材料、碳素钢和碳锰钢在高于425℃温度下长期使用时应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向、奥氏体型钢材的使用温度高于525℃时钢中含碳量应不小于0.04%等。

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。

由于只要在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，正是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、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方法是钢材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范的要求、根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能并结合压力容器的结构特点、使用条件、焊接方法综合考虑选用焊接材料和焊接工艺，而焊接材料的质量必须经检验且合格。

同时焊接者还应是经焊工考试合格、具有合格证书的。

为了降低或消除焊缝的残余应力，防止裂纹，改善焊缝的热影响区的金相组织与性能，应根据钢材的淬硬性，焊缝厚度和使用条件等因素综合考虑进行焊前预热、焊后热处理，要严格控制焊缝质量，焊后除应对焊接街头进行外观和形状尺寸偏差检查外，还要按设计图纸要求对焊接缺陷进行超声波或探伤射线探伤。

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。

5、使用防腐材料
防腐涂料是一种由合成树脂、橡胶、植物油和浆液溶剂等配置而成的材料，其一般用来涂抹于腐蚀较严重的设备金属表面，在干后
会形成一层较薄且有很多孔的膜。

这层膜能大大增加介质通过微孔的扩散阻力和溶液电阻，即使不能完全隔绝金属与腐蚀介质但能降低腐蚀电流，从而达到较好的防腐效果。

使用防腐涂料可以缓减或降低腐蚀，是腐蚀较严重的设备采用最广泛的一种防腐手段。

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成本高时，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，可选择不锈钢、钛材、搪玻璃、聚四氟乙烯、玻璃钢、橡胶等材料。

如适用于温度和压力较高场合的不锈钢、钛材衬里，但它们具有成本较高的特点，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。

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漆，搪玻璃，镀zn、sn、cr、ni等金属，使钢铁表面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。

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，及时发现并采取相应的有效措施，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。

总之，化工压力容器腐蚀破坏对化工安全生产威胁极大，不容忽视，只要我们弄清压力容器腐蚀破坏的规律和影响因素，对腐蚀形式进行分析和研究，采取有效的防范措施，就可以减缓或抑制腐蚀破坏，确保化工安全生产。

关于化工压力容器的腐蚀还有较多原因，其防腐措施也还有待于进一步研究完善。

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