摘要：在工程中，压力容器的腐蚀是一直存在的，危害极大，不容忽视。腐蚀的机理比较复杂，影响因素也较多，有金属材料本身的内在因素，也有受环境影响的外在因素。所以，技术人员在工程设计时应从材料的化学成分、材料的力学性能、容器的设计温度和压力、介质组分、零部件结构、制造工艺等多方面综合考虑，制定出最合理、经济、有效的防腐措施，保证压力容器能够安全可靠工作且具有较长的使用寿命。
关键词：压力容器；腐蚀；预防措施
1常见的压力容器腐蚀
1.1应力作用的腐蚀
在压力容器的内部，石油、化工等原料并不是一直处于静止的状态中，而是在反应、搅拌等作用力的影响下，不断的翻腾、旋转、流动。各种化学物质混合掺杂在一起，甚至形成粘稠状态的原料在持续的运动中必然会对压力容器的内壁产生一定的冲刷作用，无论是挤压或者是粘拉，可以将它们统一称作为应力的作用。由应力作用产生的腐蚀统称为应力腐蚀。这种腐蚀虽然在容器的外形上不会发生明显的变化，但发展的速度极快，而且很难发现，破坏性后果比较严重。
1.2 湿腐蚀
湿腐蚀也就是常说的电化学腐蚀，有时也称反应腐蚀，是压力容器内部的存储电解溶质与容器内壁表面出现电化学反应，破坏和腐蚀到压力容器。这种腐蚀是压力容器最常见的腐蚀类型，电化学反应中会由于阴阳离子呈现在不同聚集区域产生电位差，形成阴阳介质离子电流。
与此同时，容器金属的原子整体结构遭到破坏，电子被不断剥离，阴阳介质离子流一同组成电流回路。电化学反应有两种类型，一种是阳极反应，压力容器内壁表层的金属在失去电子之后，融进电解质溶液，属于氧化反应；另一种是阴极反应，金属表面和溶液的电子被氧化剂吸收，属于还原反应。电化学腐蚀通常不会单独存在，一旦发生还会和物理、机械、生物等发生作用，长时间会对容器造成严重损坏。
1.3 物理性腐蚀
物理性腐蚀也称物理溶解腐蚀，液态原料长时间地存放在压力容器中，会发生单纯的物理溶解。这种物理溶解与电化学反应不同，在腐蚀的过程中，溶液和金属并没有发生任何形式的结构变化和化学反应，纯粹只是物理性的溶解剥蚀。在常压常温的环境中，除了少数化学性能比较活泼的金属外，其它大多数金属之间不会发生互相反应。
但是，在高压和高温的状态下，熔点低的金属变为液态，熔点高的金属还是固态，液态金属必然不仅会对固态金属产生溶解作用，而且还会对容器壁的金属铁产生溶解腐蚀。如液态锌会对铁容器、钢容器中的金属铁、金属钢进行溶解，在溶解这一过程中，铁、钢元素会出现形态上的变化，从容器壁脱离融入液态锌中，这样必然会导致容器壁变薄，腐蚀现象出现。
1.4干腐蚀
干腐蚀也称化学性腐蚀，形成的环境是非电解质溶液或是干燥气体相互接触，与压力容器的内壁表面产生了化学反应，包括氧化反应、还原反应、合成反应、分解反应、置换反应等，金属的原子被重新组合排列，有新的物质生成，常伴有的现象有出现沉淀物，在反应过程中会变色、发热、发光。压力容器的材质被改变，耐温耐压的性能随之被削弱。干腐蚀与物理性腐蚀最大的区别在于是否有新的物质生成，与湿腐蚀最大的区别在于金属原子和氧化剂之间虽然发生电子交换，但不会产生电流。
2提升压力容器防腐性能的有效策略
2.1选择科学的材料
在对压力容器进行设计的过程中，应依据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150.1-150.4-2011《压力容器》来选材。在设计的过程中，应杜绝出现应力集中的情况，使得容器内的金属材料表层无缝隙与缺口，提升防腐蚀性能。从容器的实际用途及作业环境入手，使用具有优良耐腐蚀性能的材料。从实际情况看，碳钢是最为主要的化工压力容器材料，在要求较高的情况下，可以进一步使用铜材与钛材等。在选择压力容器材料的过程中，不仅要考虑耐腐蚀性，还要考虑介质的特性，如易燃性与毒性等。
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2.2增加缓蚀剂
缓蚀剂是一种极为特殊性的化学性材料，在金属的表层增加一定量的缓蚀剂，能够有效提高材料的力学性能，使材料具有更强的防腐蚀性。在某些盛有一定介质的金属材料内增加缓蚀剂，会有效地降低腐蚀速度，提高压力容器的防腐性能。由此可知，增加缓蚀剂是一种极具经济性的金属防腐技术，在提升压力容器防腐性能的过程中具有重要意义。缓蚀剂会对金属于介质环境下的电化学腐蚀有直接影响，对阴阳极反应有一定的抑制作用，降低金属电化学的腐蚀情况。常见的缓蚀剂有多种，具体为：一是氧化膜型的缓蚀剂。其自身为氧化剂，能够和金属产生一定的作用，在金属表层生成氧化膜，使得金属离子化得以降低。二是沉淀膜型缓蚀剂。在金属表层形成沉淀膜，借助缓蚀剂分子间的相互作用，减少腐蚀。三是吸附膜型缓蚀剂，此为有机缓蚀剂，能够优化金属表层的性质，提升金属的防腐蚀能力。
2.3提高焊接质量水平
在压力容器材料腐蚀断裂中，焊接处的残余应力是非常重要的影响因素。在提升焊接质量水平的过程中，这些残余应力得到减少，焊缝区域的组织状况得以优化，容器的防腐蚀性能得以提升。现阶段，不锈钢材料经常使用电弧焊与氩弧焊进行焊接，不管何种工艺，都应严格依照钢结构焊接来规范进行，所选择的材料应是质检机构检测合格的材料。在焊接压力容器的过程中，应充分考虑材料的实际情况，进行一定的预热。在焊接工作结束后，还应该做好热处理工作，测试晶间腐蚀的状况，并进行一系列检测。
2.4引入电化学防护策略
电化学防护的作用机理为：被保护金融材料成为原电池的阴极，从而对金融材料出现的阳极反应产生抑制作用，提升材料的防腐性能，具体方法为：一是牺牲阳极保护的方法。也就是说容器中固定铝锌等具有较强还原性的金属材料，金属容器相当于腐蚀电路的阴极，从而得到有效保护，提升防腐性能。这种方法多被应用到那些腐蚀性不强的介质之中。在强腐蚀性介质内，因为金属的消耗量会太大，所以缺乏经济性。二是外加电流阴极保护法。在容器外部增设直流电源，使得电子被强制性地自介质而向金属容器流动，容器成为阴极，从而得到保护。这种方法能够有较大的功率，所以应用范围更加广泛。在实际应用中，其还可以从具体情况出发而设置合理的电流流量，然而需要配置直流电源及相关附属装置，基础投资比较大，因此在实际应用中要充分考虑介质环境、防腐等级等因素。
2.5运用防腐涂剂
常见的防腐涂剂有人造树脂、浆液溶剂、植物油等。其多被应用到腐蚀程度较为严重的容器表层中，能够被直接涂抹。这将在材料表层形成薄膜，尽管无法将材料与介质充分隔离，然而能够使得介质在向材料扩散的过程中受到诸多阻力，减少腐蚀电流，提升压力容器的防腐性能。
2.6使用防护衬里
在实际应用中，压力容器会接触很多腐蚀性非常强的化学介质，当前的金属材料无法满足使用需要。另外，部分材料的价格过于昂贵，难以在实际应用中普及开来，这种情况下，在容器内部增设防护衬里非常重要，在具体的操作中，应从温度、压力及介质等状况入手。现阶段，常见的衬里材料有钛、玻璃钢、不锈钢等。
结束语
关于石油化工领域内使用压力容器，如果缺少有效的防腐蚀措施，对腐蚀问题不能及时进行科学的规避和解决，不仅会对压力容器的使用和运行造成不利影响，而且还会增加生产作业中的隐患问题。因此，必须高度重视防腐蚀策略的研制，提高压力容器安全性能，从而促进石油化工行业健康稳定的发展。
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论文作者:李莎,乔娇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/29
标签：压力容器论文; 金属论文; 容器论文; 材料论文; 介质论文; 电化学论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;