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壓力容器在化工生產過程中的防護處理探討

發布時間:12-07

壓力容器是一種盛裝氣體或液體的密閉設備,能夠承受一定的壓力,在化工生產中有著非常廣泛的使用。可是在實際的使用過程中,壓力容器常處在一個特殊的環境,會受到介質、溫 度、壓力等方面的影響,造成壓力容器發生全面腐蝕、氫損傷、品間腐蝕、應力腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞等不同類的金屬腐蝕。金屬腐蝕會造成壓力容器的失效、損壞,如果沒有及時采取科學有效的規避辦法與解決措施,不但會影響對壓力容器的正常使用,而且對運行形成不利影響,甚至還會引發意外爆炸情況發生,對人生財產造成損失。所以采取積極有效的應對補救措施,可以避免壓力容器設備的持續腐蝕,增強設備應用壽命,從而使得壓力容器處在一個持續穩定的環境中安全運轉。


壓力容器腐蝕的幾種類型

     壓力容器根據腐蝕的情況不同,分為應力腐蝕、物理腐蝕、電化學腐蝕即濕腐蝕、化學腐蝕 即干腐蝕四大類型。


①應力腐蝕

應力腐蝕是指金屬材料在一定金屬組織、應力與介質的某一環境條件下聯合作用,并因為拉應力而造成的一種延遲裂紋。應力腐蝕開裂不會有任何癥狀,其裂紋一旦形成,發生腐蝕非常迅速,同時破壞嚴重。
      當前,對應力腐蝕檢測比較困難,應力腐蝕破壞可以出現在各個環節,可以在設備使用和生產運行過程中,也可以在在設備使用以前,甚至是在設備加工、成型、制造時就可能出現腐蝕。造成壓力容器出現應力腐蝕的原因有多種,有材料選擇的不當,也有制造加工工藝不高,使得質量不符合標準,也有焊接殘余應力的存在,也有壓力容器的結構設計不符合標準,以及防腐措施做的不到位等問題。

②物理腐蝕

物理腐蝕是指因為金屬受到單純的物理溶解作用所造成壓力容器的破壞。物理腐蝕產生的原因是由全面腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、氫損傷等問題造成的物理溶解所致。例如,盛放熔融鋅的鋼容器造成的腐蝕,就是因為鐵被液態鋅所溶勞等孔蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕和腐蝕疲方面的金屬腐蝕。物理腐蝕危害同樣也很大,會造成壓力容器的失效。

③化學腐蝕
該腐蝕又叫做干腐蝕,主要指壓力容器的金屬外觀和非電解質產生純化學反應導致的損壞,化學反應無電流產生。化學反應過程是金屬外觀的原子和非電解質里的氧化劑產生的氧化還原反應,以至于形成腐蝕產物。化學腐蝕常出現在一些干燥氣體地方或者非電解質溶液中。

④電化學腐蝕

該腐蝕又叫做濕腐蝕,這與干腐蝕是有區別的,主要是指金屬外觀和電解質溶液產生電化學反應,以導致其損壞,化學反應過程中有電流產生。電化學腐蝕的形成過程是在包含最少有一個陽極反應和陰極反應,并以流過壓力容器金屬里面的電子流與介質里面的離子流形成回路。陽極反應是金屬表面失去電子變成離子狀態進到溶液中,是一個氧化過程。陰極反應是金屬內的剩下電子在金屬外面和溶液界面為氧化劑并吸收,并以流過金屬中的電子離子流與各種介質中的離子流形成回路,這是一個還原的過程。電化學腐蝕是壓力容器腐蝕中最為多見的現象,這類反應可以是單一的化學反應,也可以是電化學作用和機械、生物作用共同進行的多變過程。


化工生產中的壓力容器防腐處理辦法

化工生產中,壓力容器的腐蝕會受到材料本身特性和環境的影響,首先是金屬本身的材料,合金的腐蝕速度和合金含量有緊密的關系,同時金屬表面越粗糙,越易腐蝕。在加工過程中,壓力容器會受到沖壓、煅燒和焊接等變形,會有內應力產生,內應力就會加速腐蝕。其次是周圍環境的影響,在化工生產過程中,周圍存在酸、堿、鹽、水、氧等腐蝕性的介質,這就需要壓力容器的使用過程中需要控制好介質的類型、化學成分、pH 值、酸堿濃度與含氧量等。

①做好壓力容器材料選擇

為了避免或者減小金屬的腐蝕,需要根據壓力容器的用途和自身所處的環境特點,包括介質、溫度與壓力狀況選擇材料。在壓力容器的制作過程中為了提高耐蝕性,可以選擇在金屬中添加合金元素或者各類材料構建成的耐蝕合金。如在鋼中加入鎳制,這樣可以增加壓力容器耐防腐效果。在選材過程中,我們還需要考慮介質的易燃情況和毒性狀況,這決定了使用的安全性。

②加強焊接的工藝水平

焊接工藝的好壞,對焊機質量有著非常大的影響,因此要嚴格根據規程的規定選擇適合的焊接材料與焊接工藝,同時要選擇考試合格的專業電焊工進行施工。如使用不銹鋼材料時,可以采用電弧焊或氬弧焊。焊接中,通常會出現殘余應力,為了弱化或者避免焊接縫的剩余應力,杜絕裂紋的出現,增強焊縫的熱影響點的金相組織和效能,需要進行綜合性的考慮,包括鋼材的淬硬性、焊接厚薄、應用的環境情況等要素。焊接過程中,首先要進行焊接預熱,焊接好后,要做好穩定化熱處理,并檢查外觀完整性,其次還要根據設計施工圖紙的要求標準,做好超聲波探傷射線探傷,晶間腐蝕試驗等工序。

③緩蝕劑的運用

緩蝕劑是一種以適宜的濃度與方式在介質中存在,可以避免或降低腐蝕的化學物質以及幾類化學性質的混合物,是一種在金屬外面發揮著防護效果的物質。緩蝕劑用量很小,通常是從千萬分之幾到千分之幾,只有少部分用量達百分之幾,但是經濟效益、效果顯著,已經是壓力容器防腐蝕最好方式之一。

在具體的應用過程中,通常是加入微量或少量緩蝕劑,效果就非常明顯,可以明顯降低金屬材料的腐蝕速度,還能確保金屬材料本身的物理機械性不受到影響。

④襯里防護的應用

襯里防護應用的條件是非常苛刻的,針對一些壓力容器里面介質的腐蝕性大,又缺乏具有耐蝕金屬材料,或者是耐腐蝕的材料有很貴,就可以采用襯里技術處理。當前,壓力容器中采用的襯里,主要包括不銹鋼、聚四氟乙烯、鈦、玻璃鋼、橡膠和搪玻璃等。具體要選擇那種方式,需要根據壓力容器里面的介質特點、運轉壓力和運轉溫度等狀況選擇,如,壓力和溫度較高的場合,選擇襯不銹鋼、襯鈦。可是選擇該方式成本高,施工比較難。

⑤防腐涂料的應用

防腐涂料是油漆涂料里面不開或缺的一種涂料,由合成樹脂、橡膠、植物油和漿液溶劑等構成,能在苛刻環境條件下應用,有著非常長效防腐壽命,因此得到了非常廣泛的使用。防腐涂料是采取涂抹在金屬的表面,干后可以形成一層薄的多孔膜。雖然沒有將金屬和腐蝕介質全部分隔開,可是大大的增強了阻隔介質通過微孔的擴散力與溶液電阻力,明顯減小了腐蝕電流,防腐效果十分明顯。

⑥增強日常的管理維護

針對壓力容器的防腐工作,我們一方面要加強對腐蝕的處理技術,另一方面,我們還需要做好日常的管理維護。對于化工企業而言,首先要根據壓力容器使用法規標準嚴格執行,定期進行壓力容器的檢查、取樣,了解壓力容器里面運轉的腐蝕情況,如果出現腐蝕問題,需要及時采取補救辦法,避免壓力容器繼續腐蝕,確保設備的正常運行。


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