静态压力容器内壁的腐蚀与保护

科 科 J 技 f 论 j 坛 静态压力容器内壁的腐蚀与保护 覃 雄谢世 波 ( 河池市特种设备监督检验所 ， 广西 河池 5 4 7 0 0 0 ) 摘要： 分析了ff , Y s 容器在化工生产中几种常见的腐蚀情况， 探讨了影响金属腐蚀的主要原因与腐蚀机理， 并结合不同的防蚀机理、 防护效果、 施工难易 程度， 选择一种措施或同时采取几种措施进行联合保护压力容器， 以求寻找腐蚀防护的最佳方法， 从而确保压力容器在4 X - 生产中安全与 正常运行 。 关键词 ： ff , l S 容器； 腐蚀 ； 保护 压力容器是化工生产中广泛使用的一种重 要的特征设备。 而在实际操作过程中， 由于操作条 件的不同， 压力容器将会产生诸如全面腐蚀、 局部 ，严重影响其在实际 工作中的安全状态。金属腐蚀会导致压力容器的 失效和破坏。 甚至会引发爆炸事故， 造成 员伤亡 和财产损失。因此研究压力容器在石油化工生产 中的腐蚀和防护显得尤为重要。 1 金属腐蚀的种类及特点 由于金属腐蚀的现象与腐蚀机理是比 较复 杂的， 因此金属腐蚀的分类方法也是多种多样的， 般可按金属腐蚀过程的历程、温度和破坏形式 分为三大分类体系。 但是它们往往是互相联系的。 1 1 根据腐蚀的历程分类 根据腐蚀过程的历程特点， 可将金属腐蚀分 为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。具体的金属材料 是按哪一种机理进行腐蚀，主要取决于金属所接 触的介质种类 。 1 1 1 化学商蚀 化学腐蚀是指金属表面与非电解质介质直 接发生纯化学反应而引起的破坏 ，其腐蚀的特点 是在反应过程中没有电流产生。化学腐蚀又分为 ： a 气体腐蚀： 金属在干燥空气中( 表面没有湿气冷 凝) 或高温气体作用下的腐蚀。h 金属在非电解质 溶液中的腐蚀金属在不导电的液体中发生的腐 蚀。 1 1 _2电化学腐蚀 电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发 生电化学反应而引起的破坏， 其腐蚀的牦 是在 反应过程中 有电流产生。电化学腐蚀服从电化学 动力学的基本规律。 电化学腐蚀是最普通 、最常见的腐蚀形式 。 例如金属在各种电解质溶液 中的腐蚀 ， 以及化工 、 冶金生产中金属结构在绝大多数介质中的腐蚀均 属于电化学腐蚀。 1 2根据腐蚀的温度分类 金属在相同的环境介质条件下 ， 由于环境温 度不同， 其腐蚀反应类型和腐蚀速度也大不相同， 通常高温环境能加速腐蚀的过程。根据腐蚀环境 温度， 可把金属腐蚀分为两大类， 常温腐蚀与高温 腐蚀。 1 2 1 常温腐蚀 常温腐蚀是指在常温条件下 ， 金属与环境介 质发生化学或电化学反应引起的破坏。常温腐蚀 到处可见，金属在干燥的大气中腐蚀是一种化学 反应， 金属在潮湿大气或常温下的酸、 碱、 盐等化 工产品巾的腐蚀， 则是一种电化学反 应的破坏( 也 可称为湿腐蚀) 。 1 2 2高温腐蚀 高温腐蚀是指在高温条件下， 金属与环境介 质发生化学或电化学反应引起的破坏 通常， 在腐 蚀过程中把温度超过 1 0 0 的腐蚀规定为高温腐 蚀范畴。 如金属在高温下混合气体中的腐蚀( 也可 称为干腐蚀) ， 液态金属腐蚀， 熔盐腐蚀等都属于 高温腐蚀。 1 3根据腐蚀的破坊 式分类 金属腐蚀通常是从金属表面开始的， 然后逐 渐往金属内部发展使金属的外形或内部结构遭到 破坏。因此 ， 根据金属腐蚀破坏形态的基本特征， 可将金属腐蚀分为全面腐蚀、局部腐蚀和应力与 环境介质共同作用下的腐蚀。 全面腐蚀是指 腐蚀作用遍布整个金属表面上 和连成一片的腐蚀破坏。根据金属表面各部分金 属腐蚀速度是否相同， 全面腐蚀又可分为均匀腐 蚀和不均匀腐蚀。局部腐蚀是指腐蚀作用仅局限 在金属表面的某一区域 ，而表面的其他部 分 几乎 未被破坏。 从J 葑 蚀形态的性质上看， 局部腐蚀比全面腐 蚀有更大的危害性 ， 而且更难以预测。这是由于无 法或难以 估计其腐蚀速度， 常常引起设备、 机器、 工具等意外或过早的损坏， 甚至造成灾难性的事 故。 2预防腐蚀的般方法及特 点 根据压力容器不同的用途和所处的介质、 温 度和压力情况， 在压力容器的制作过程中， 选择不 同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元 素， 提高其耐蚀性， 可以防止或减缓金属的腐蚀。 2l 涂层保护 从腐蚀角度保护金属材料最简单易行的方法 是将材料与腐蚀环境隔离。 例如有 机涂料、 无机物 的搪瓷等涂覆金属表面以使材料与腐蚀环境隔 绝。大致有三种主要的阻挡层或复合阻挡层： 惰性 的或基本 匕 是惰性的， 缓蚀的， 以及牺牲性的。目 前常用的涂层有氧化物涂层、 铬酸盐涂层 、 无机涂 层、 有机涂层、 金属镀层、 复合涂层等。 涂层防腐的 优 是工艺简单， 适应性广， 费用低， 资源丰富， 操 作方便 ， 金属消耗少 ， 适用于各种结构， 缺点是维 护周期短 ， 维护劳动量大。 2 2电化学保护 电化学保护防腐的优 是保护期适中，设备 少而保护面积大， 且效果很好， 缺点是水线部位效 果差， 耗用一 定电能( 金属) ， 适于水下保护。 9 _2 1 金属镀层 用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或合 金作为保护层。 电镀时借助于电解作用， 在金属制 件表面上沉积一 一 薄层其他金属的方法。包括镀前 处理( 除油、 去锈) 、 镀上金属层和镀后处理( 钝化、 去氧) 等过程。电解时 ， 将金属制件作为阴极 ， 所镀 金属作为阳极 ， 浸人含有镀层成分的电解液 中， 并 通人直流电， 经过一段时间即得沉积镀层。 电镀防腐的优点是保护周期长，维护工作量 小，适用于面积不大及环境恶劣、维护困难的结 构， 缺点是工艺复杂， 投资较大， 要有专用设备。 2 2 2阳极保护 它是指用阳极极化的方法使金属钝化 ，并用 微弱电流维持钝化状态， 从而保护金属。 具体实 施 时， 可把准备保护的金属器件作阳极， 以石墨为阴 极， 通人大小定的电流密度， 并使阳极电位维持 在铽I化区问， 这样金属器件就得到了保护。 化学工 业主要利用金属或各种合金制作反应器和油罐 。 因此， 阳极保护法在化工生产中的应用十分广泛。 2 2 3阴 极保护 它是使金属体阴极极化以 保护其在电解质中 免遭腐蚀的方法。 若阴极电势足够负， 金属就可以 不氧化( 溶解) ， 即达到完全的保护。阴 极极化n- I N 两种办法实现 ： 外加电流法： 在电解质中加入辅 助电极 ， 连接外电源正极， 而将需要保护的金属基 体连接外电源负极， 然后调节所施加的电流， 使金 属达到保护所需的阴极电势。更多的是用大功率 恒电势仪控制被保护金属的电势。h 牺牲阳 极法： 在金属基体 附加更活泼的金属， 在电解质中构 成短路的原电池， 金属基体成为阴极。 而活泼金属 则成为阳极 ， 并不断被氧化或溶解掉。 2 2 7_ 4 缓蚀剂保护 加入到一定介质中能明显抑制金属腐蚀的少 量物质称为缓蚀剂。缓蚀剂的防蚀机理可分为促 进钝化、 形成沉淀膜、 形成吸附膜等。钝化促进型 的缓蚀剂有铬酸盐、 亚硝酸盐 ， 由于它们有强的氧 化能力， 促进钢铁材料钝化。 形成沉淀膜的典型缓 蚀剂有聚磷酸盐 、 聚硅酸盐、 有机磷酸盐等， 它们 与腐蚀生成物或环境中存在的C a 2 + 、 M 等离子 形成沉淀膜， 而抑制腐蚀。 形成吸附膜的缓蚀剂 多数是有机物，物理吸附或化学吸附在金属表面 形成单分子层或多分子层吸附膜，将金属表面与 腐蚀环境隔开。 缓蚀剂防腐的优点是可以有效的降低甚至 消除腐蚀 ， 防止脆裂脆断事故的发生 ， 避免产品污 染， 防止传热损失， 缺点是技术要求高且不成熟 ， 缺乏规范性和可L -t ； 。 2 3管理维护 除了采用相关措施 预防压力容器的腐 蚀之 外， 最根本的还应该注重压力容器的维护。 化工企 业要严格执行有关压力容器使用法规， 根据压力 容器检修的有关规定 ， 做好定期检查 、 取样 ， 掌握 压力容器在运行 中缺