压力容器材料的腐蚀与防护探讨
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摘 要：在现代化工业生产中，由于压力容器腐蚀产生的安全事故较多，而且压力容器运行时内部实际压力较大，发生安全事故之后会产生较大人员伤亡与财产损失，所以保障压力容器安全运行、维持良好的运行情况是防止事故产生的重要措施。
关键词：压力容器；材料；腐蚀；防护
压力容器一般使用金属材质，金属材料在各类运行环境、运行条件中会产生不同程度腐蚀状况。因为压力容器具备特殊性，其主要受压元件所用材料产生腐蚀将会对压力容器合理正常使用产生负面影响。所以当前做好金属材料防腐管控至关重要，要注重对金属出现腐蚀现象的原因进行合理分析，探索出有针对性的控制措施。
一、金属腐蚀种类
基于反应温度实施分类，常见的有常温腐蚀与高温腐蚀。常温腐蚀主要是在常温环境中产生的金属腐蚀情况，常温腐蚀就是金属在大气环境中产生生锈腐蚀，在水环境中也会产生腐蚀情况。
酸碱溶液腐蚀也能称之为常温腐蚀，其属于电化学腐蚀问题。高温腐蚀主要是在高温环境中产生的化学反应，主要是包含化学腐蚀以及电化学腐蚀。实际温度环境超出 100℃的反应就是高温腐蚀，高温腐蚀主要是存在于工业化生产过程中，比如电镀行业发展过程中。依照金属腐蚀过程实施有效分类，主要有电化学腐蚀与化学腐蚀，与化学腐蚀最重要的不同之处在于电化学腐蚀中电子转移以及电流的产生，金属在通电状态中电解质溶液产生的反应就是电化学腐蚀。而化学腐蚀主要有溶液腐蚀、气体腐蚀，化学腐蚀是离子溶液、金属溶液产生反应的腐蚀，此过程主要是置换反应，不会产生电流，主要有元素化合价的变化。最后，还有基于腐蚀的破坏形式实施有效分类，基于腐蚀破坏形式分为全面、局部、结构环境腐蚀三类情况。金属腐蚀主要是从压力容器表面进行反应，逐步向容器壁内部进行腐蚀延伸。最终导致容器内部与外部结构产生破坏，这就是金属腐蚀的重要表现特征[1] 。
二、压力容器材料腐蚀的影响因素分析
金属材料受到温度、pH 值、溶解氧等要素影响会产生不同程度腐蚀情况，其中特征介质浓度较大时，会导致材料出现腐蚀。
诸多特定材料在拉升应力以及相应的环境共同作用下，会出现腐蚀断裂情况。其次，溶液温度对材料腐蚀也会产生较大影响，在正常情况下，介质温度更高，压力容器更容易产生腐蚀问题。再次，金属材料还会受到力学要素影响，压力容器主要承受的拉应力有负载应力、残余应力，其中在残余应力中主要包含焊接操作中产生的金属冷加工变形残余应力、焊接残余应力、结构设计不科学产生的集中应力等。当压力容器实际承受的拉应力超出临界应力，会导致压力容器材料由于腐蚀作用影响产生断裂问题。最后，冶金因素也会对压力容器材料质量产生影响，在相同的腐蚀环境中，不同金属腐蚀敏感度不同。当然，压力容器材料还受到金相组织的影响，比如铁素体、马氏体不锈钢腐蚀敏感度较高，而奥氏体不锈钢整体腐蚀敏感度较低。此外，合金材料中含有少量杂物，会降低晶界电位，对电池阳极产生腐蚀作用，导致材料腐蚀速率加快
[2] 。
三、压力容器材料腐蚀的防护措施探究
（一）涂层保护
在压力容器材料防腐蚀措施中做好涂层保护至关重要，也是有效控制腐蚀问题的重要办法。主要实践原理就是应用有机涂料、无机物陶瓷等，将产生反应的金属以及溶液有效分隔，此类方法实践过程中消耗成本较低，工艺操作较为简单。操作工艺适用性较广，见效明显，此类方法实践中要在投入生产之前运用，其实际保护时间较短，在后续维护以及整体消耗的劳动量较大。
（二）力学方法防护
在力学防护中要注重对拉应力有效控制，这样能保障材料工作应力以及残余应力有效控制在腐蚀临界点之下。相关部门及单位在压力容器的设计与制造中，要注重对应力实施有效分隔。不能出现应力高度集中情况，其中过渡区域要注重选取圆角结构。
在压力容器冷加工处理过程中，要选取科学的方法对拉应力有效控制。为了对残余应力集中消除，容器制成之后要及时展开退火热处理等操作。还要注重对压力容器工作压力有效控制，集中优化超压问题，这样能有效控制应力腐蚀情况。在压力容器接触介质表面处于压应力状态，这样能促使微小缝隙能有效闭合，应力腐蚀电化学反应就难以实现。
（三）电化学保护
电化学保护常用的主要有金属镀层、阴极保护、缓蚀剂保护、阳极保护等。金属镀层就是在压力容器金属外表面镀上其他金属作为保护层，此类操作方式实际保护周期相对较长，后续维护任务量较小，但是操作工艺复杂程度较高，要投入较大成本，所以此类方法实践范围受限。而阳极保护的方法应用较为普遍，属于有效的压力容器防腐方法。此类方法运用中主要是基于微弱电流作为阳极反应实施金属钝化，能有效减缓反应进行速率，对金属消耗进行控制。在阴极保护中，阴极保护是促使金属阴极极化，当阴极电势足够负，金属能有效避免氧化溶解，实现全面保护。
主要应用方法是牺牲阳极法、外加电流法。在缓蚀剂保护中，缓蚀剂保护主要是在溶液中补充能有效控制金属与溶解反应的物质。缓蚀剂不会参与到压力容器反应，缓蚀剂补充能对金属腐蚀有效控制。其基本操作相对便捷，有助于调控产品污染。还能对脆裂事故发生现状有效控制，但是现有的技术应用不够成熟，难以提升保护成效
[3] 。
结语：
综合上述，当前针对不同条件能有效划分不同材料腐蚀类型，基于不同腐蚀类型能有效拟定针对性的防护措施。在压力容器材料腐蚀中常用的防腐措施较多，主要有金属表面涂层、压力容器设计、缓蚀剂加入等。各类措施规范化运用中要求企业结合自身经济实力、生产特征、实际要求合理选取，从而获取最大的经济效益。
参考文献
[1]高慧文，白志伟，武鹏，等.压力容器腐蚀与防护[J].天津化工，2020，34（4）：74-75.
[2]吴进银，张静.压力容器应力腐蚀与控制措施[J].化工设计通讯，2019，45（10）：116-116，227.
[3]王来，牛运峰.略论化工压力容器有效防腐蚀措施[J].中国化工贸易，2019，11（9）：217.
作者简介：宋长原，1988.08.11，男，汉族，甘肃省白银市，大学本科，研究方向：材料成型及控制工程。
