压力容器腐蚀与防护探究

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压力容器腐蚀与防护探究
蓝智伟( 福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院,  福建  漳州  363200)
摘要 ：本文论述了腐蚀对压力容器的危害、腐蚀的分类及防腐措施，为压力容器设计、制造、使用管理、检验提供参考。


腐蚀破坏是压力容器失效的常见形式之一。压力容器的腐
蚀是由于容器受到使用介质及外部环境的化学或电化学作用
( 包括机械因素共同作用) 而发生的损伤或者破坏。在发达国
家，设备因腐蚀造成的直接经济损失占GDP 总值的1% ～4%，
每年约有30% 的设备因腐蚀而报废。腐蚀使压力容器壁厚减
薄，易发生泄漏事故或爆炸事故，造成人员、财产重大损失。
1 压力容器腐蚀的分类
(1) 全面腐蚀  全面腐蚀也叫均匀腐蚀。腐蚀介质对不形成保护膜的材料表面发生均匀腐蚀，使金属壁厚均匀减薄直至失效，其危害性比局部减薄小。
(2) 点蚀  点蚀是指容器本体表面钝化膜被局部破坏，容器本体露出新鲜金属表面并迅速溶解，其形态呈现为针状或者点状。点蚀是一种隐蔽性强、危害性大的局部腐蚀，产生点蚀的介质常见于Cl - 、Br - 、I - 或ClO 4- 等溶液。
(3) 缝隙腐蚀  压力容器焊接接头缺陷处及其他隐蔽区域存在狭窄缝隙，当电解质溶液进入时，缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈的离子交换产生局部减薄，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。不锈钢压力容器对缝隙腐蚀特别敏感，尤其在含Cl - 的溶液中。
(4) 电偶腐蚀  电偶腐蚀是指异种电位的金属材料直接接触或者使用导线连接起来，并浸入电解质溶液中，此时有电流流过构成原电池。正电位的金属( 阴极) 腐蚀速度降低，甚至完全停止 ；负电位的金属( 阳极) 腐蚀速度增加，产生局部减薄。
(5) 晶间腐蚀  晶间腐蚀主要是晶粒沿着晶界向内部扩展的腐蚀。当水中Cl - 溶度超过25ppm 时，奥氏体不锈钢压力容器容易产生晶间腐蚀，可使用304L 不锈钢材料代替防止晶间腐蚀产生，但会增加制造成本。
(6) 应力腐蚀  应力腐蚀是指部分压力容器金属材料在特定腐蚀介质及拉应力的共同作用下，形成不断扩展的裂纹。焊缝的咬边、引弧坑、封头折边段都是容易产生应力腐蚀裂纹的地方，检验时可针对性检查。
(7) 磨损腐蚀  磨损腐蚀也叫冲蚀，它是由于金属受到液流或者气流的磨损与腐蚀介质共同作用产生的破坏，常见于压力容器介质进口直冲处及介质走向突然变化处，设计时可设计挡流板防止流体冲刷。
(8) 腐蚀疲劳  腐蚀疲劳是指交变应力与腐蚀共同作用
引起的损伤，常见于温度变化产生周期热应力的换热器管及容
器，多以腐蚀疲劳裂纹的形态出现。
2 防腐措施
压力容器的腐蚀涉及材料、结构设计、制造安装、工作参数
等因素影响。为防止压力容器腐蚀，可采取以下措施:
(1) 选材及设计  不同材料在同种介质环境中的腐蚀速度
不同。设计时，应请使用单位提供压力容器的工作参数，选取符
合工艺参数的材料。设计时应避免死角，尽量使介质不处于静
态 ；避免使用异种金属材料进行直接组合。当必须采用不同金
属材料时，应选择在电偶序中位置相近的金属材料。压力容器
的设计必须严格依据现有的行业规范或者国家有关规定，同时
设计者应本着安全可靠，节约成本的原则，在满足设计任务目
标要求的前提下提出切实可行的设计方案，满足其功能需要。
(2) 制造安装  压力容器的腐蚀与制造安装工艺相关，应
严格按照符合标准的制造工艺卡操作。对有应力腐蚀倾向的压
力容器，应进行热处理以消除残余应力，如旋压封头。压力容器
制造中不允许强力组装，同时要避免用重物乱锤乱打。焊接过
程中，现场环境应保持清洁干燥，控制现场风速、温湿度。在安
装时，应加强防振设施，以防止交变载荷引起的腐蚀疲劳。
(3) 电化学保护  电化学保护是依靠外部电流的流入改变
所需保护金属的电位进而降低腐蚀速度。电化学保护常在被保
护的金属上连接比其更活泼的金属。活泼金属作为原电池的负
极被腐蚀，被保护的金属作为原电池的正极被保护防止腐蚀。
(4) 金属防腐涂料  涂料的主要成分是钇系稀土微粉、复合
α- 陶瓷微粉、碳化硅等，在封闭高温下精细加工成致密的陶瓷
釉面，具有抗冲击、有耐酸耐碱、附着力强、防水防油的特点。部
分化工反应罐可以采用这种金属防腐涂料降低金属腐蚀速度。
(5) 衬里防护  由于使用介质的强腐蚀性，且市场上可选
的耐腐蚀材料贵而少，此时制造厂一般会采用衬里防护方法。
防腐衬里效果的好坏关键在于衬里施工质量的高低。衬里防腐
层要求表面平整，光滑过渡，无尖角、砂眼、缝隙等缺陷。
(6) 管理与维护  良好的使用管理及维护能有效的防止压
力容器腐蚀。正常使用过程中，工艺参数应在容器设计参数范
围内，不得随意改动，如需更改生产工艺，应结合设计条件对设
备新生产工艺防腐性能做一个合理评估。有经验表明，腐蚀事
故多数发生在新投产项目上。试车时由于操作参数波动大，介
质成分、浓度不稳定，人员操作技能不熟悉，往往对容器本体造
成较大损伤。此外，压力容器运行中应及时排污，不可超压、超
温使用。停止运行时，应将残液、废渣等排除干净，防止腐蚀容
器本体。
3 结语
腐蚀对于容器的损伤巨大，只要我们弄清腐蚀的原因，采
取及时有效的对策，就可以减缓并抑制腐蚀进一步扩大，确保
设备安全的运行。
参考文献：
[1] 龚敏. 金属腐蚀理论及腐蚀控制[M]. 化学出版社，2009.
[2] 丛日升. 浅谈压力容器的腐蚀[J]. 皮革化工，2003，3(21) ：999-1001.

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