?壓力容器內壁的腐蝕與保護！
2021-01-18 01:56:22
hualin
容(rong)器腐蝕(shi)
由于(yu)操(cao)作條件的(de)(de)不同，壓力容器將會產(chan)生諸(zhu)如(ru)全面腐(fu)蝕(shi)(shi)、局部腐(fu)蝕(shi)(shi)等各種(zhong)各樣的(de)(de)金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)，嚴(yan)重影響其(qi)在實(shi)際(ji)工作中的(de)(de)安全狀態。
金屬腐(fu)蝕(shi)會導致(zhi)壓力(li)容(rong)器的失(shi)效和破(po)壞。甚(shen)至會引發爆炸(zha)事故，造成人員傷亡和財(cai)產損失(shi)。因此研究(jiu)壓力(li)容(rong)器在石(shi)油化(hua)工生產中的腐(fu)蝕(shi)和防(fang)護(hu)顯得尤(you)為(wei)重要。
腐(fu)蝕的種類(lei)及(ji)特(te)點
由(you)于金屬腐蝕(shi)的(de)現象(xiang)與腐蝕(shi)機理(li)是比較(jiao)復雜(za)的(de)，因此金屬腐蝕(shi)的(de)分類(lei)方法也是多(duo)種多(duo)樣的(de)，—般可按金屬腐蝕(shi)過程(cheng)的(de)歷程(cheng)、溫度(du)和(he)破(po)壞形式分為三大分類(lei)體系(xi)。但是它(ta)們往(wang)往(wang)是互(hu)相(xiang)聯系(xi)的(de)。
根據腐(fu)蝕的(de)歷(li)程分類
根據腐(fu)蝕(shi)過程的歷程特點，可將(jiang)金(jin)(jin)屬腐(fu)蝕(shi)分為(wei)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)與電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)兩類(lei)。具體(ti)的金(jin)(jin)屬材料(liao)是按哪一種(zhong)機理進行腐(fu)蝕(shi)，主要(yao)取決于(yu)金(jin)(jin)屬所接觸的介質種(zhong)類(lei)。
化(hua)學腐蝕(shi)
化(hua)學(xue)腐蝕(shi)是(shi)指金屬(shu)表面與非電解質(zhi)(zhi)介質(zhi)(zhi)直接發(fa)生(sheng)純化(hua)學(xue)反應(ying)而引(yin)起的(de)(de)破壞，其腐蝕(shi)的(de)(de)特點是(shi)在反應(ying)過程中沒有電流產(chan)生(sheng)。化(hua)學(xue)腐蝕(shi)又分為：
a氣(qi)體腐(fu)蝕：金屬在干燥空氣(qi)中（表(biao)面(mian)沒有濕(shi)氣(qi)冷凝）或高溫(wen)氣(qi)體作用下的腐(fu)蝕。
b金屬在非電(dian)解質(zhi)
溶液中(zhong)的腐(fu)蝕金屬在不導電的液體中(zhong)發生的腐(fu)蝕。
電化學腐蝕
電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)是指金屬表面與電(dian)解質溶液發生電(dian)化學(xue)反應(ying)而引起的(de)破壞，其(qi)腐(fu)蝕(shi)的(de)特點在反應(ying)過程(cheng)中有電(dian)流產生。電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)服(fu)從電(dian)化學(xue)動(dong)力(li)學(xue)的(de)基本規律。
電(dian)化(hua)學腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)最(zui)普通、最(zui)常見的腐(fu)(fu)蝕(shi)形式。例如金屬在各種電(dian)解(jie)質溶(rong)液中(zhong)(zhong)的腐(fu)(fu)蝕(shi)，以及化(hua)工(gong)、冶金生(sheng)產中(zhong)(zhong)金屬結構(gou)在絕大多(duo)數介質中(zhong)(zhong)的腐(fu)(fu)蝕(shi)均屬于電(dian)化(hua)學腐(fu)(fu)蝕(shi)。
根據(ju)腐(fu)蝕的溫度(du)分類
金屬在相(xiang)同(tong)的環(huan)境(jing)介(jie)質條(tiao)件下，由于環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)同(tong)，其腐(fu)(fu)蝕反應類型和腐(fu)(fu)蝕速(su)度(du)也大不(bu)相(xiang)同(tong)，通常高溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)能加速(su)腐(fu)(fu)蝕的過程。根據腐(fu)(fu)蝕環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)度(du)，可把金屬腐(fu)(fu)蝕分為兩大類，常溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕與高溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕。
常溫腐(fu)蝕
常溫(wen)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是指在常溫(wen)條件下，金(jin)屬與環境介質發生化(hua)學或電(dian)化(hua)學反應(ying)引起的(de)(de)破(po)壞(huai)。常溫(wen)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)到(dao)處可見(jian)，金(jin)屬在干燥的(de)(de)大(da)氣中(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是一種(zhong)化(hua)學反應(ying)，金(jin)屬在潮濕大(da)氣或常溫(wen)下的(de)(de)酸(suan)、堿、鹽等化(hua)工(gong)產(chan)品中(zhong)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，則是一種(zhong)電(dian)化(hua)學反應(ying)的(de)(de)破(po)壞(huai)（也可稱為濕腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)）。
高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕
高(gao)(gao)溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)指在高(gao)(gao)溫(wen)(wen)條件(jian)下(xia)，金(jin)屬(shu)與環(huan)境介質發(fa)生化(hua)(hua)學或電化(hua)(hua)學反(fan)應引起的(de)破壞。通(tong)常，在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程中把溫(wen)(wen)度超(chao)過100℃的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)規定為高(gao)(gao)溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)范疇(chou)。如金(jin)屬(shu)在高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下(xia)混合氣體中的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)（也(ye)可稱為干腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)），液態金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，熔鹽腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等(deng)都屬(shu)于(yu)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
根據腐(fu)蝕(shi)的破壞式分(fen)類
金屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)通(tong)常是從(cong)金屬(shu)(shu)表面開始的(de)，然后逐漸往金屬(shu)(shu)內部發展使(shi)金屬(shu)(shu)的(de)外形(xing)或內部結構(gou)遭到破壞。因此，根據金屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)破壞形(xing)態的(de)基(ji)本特征，可將(jiang)金屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)分為全面腐(fu)蝕(shi)、局部腐(fu)蝕(shi)和應(ying)力與(yu)環境介質共同作用下(xia)的(de)腐(fu)蝕(shi)。
全(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)指腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)作用(yong)遍布整個(ge)金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)上和連成一(yi)片的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)破壞(huai)。根據(ju)金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)各(ge)部分(fen)金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)是(shi)否(fou)相同，全(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)又可(ke)分(fen)為均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和不均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)指腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)作用(yong)僅局限(xian)在金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)的某(mou)一(yi)區域，而表(biao)面(mian)的其(qi)他部分(fen)幾(ji)乎未被破壞(huai)。
從(cong)腐蝕(shi)形(xing)態的(de)性(xing)質上看，局部腐蝕(shi)比全面腐蝕(shi)有更(geng)大的(de)危害(hai)性(xing)，而(er)且更(geng)難以(yi)(yi)預測。這是(shi)由于無(wu)法或(huo)難以(yi)(yi)估(gu)計其腐蝕(shi)速度，常(chang)常(chang)引起設備、機器、工具(ju)等意(yi)外(wai)或(huo)過早(zao)的(de)損(sun)壞，甚至(zhi)造成災難性(xing)的(de)事故。
預防腐(fu)蝕(shi)
根(gen)據壓力(li)容器不同的(de)(de)用途和(he)所處(chu)的(de)(de)介質(zhi)、溫度和(he)壓力(li)情況，在壓力(li)容器的(de)(de)制(zhi)作過程中，選擇(ze)不同的(de)(de)材(cai)料組成耐蝕合金(jin)，或(huo)(huo)在金(jin)屬中添加合金(jin)元素(su)，提高其(qi)耐蝕性，可以(yi)防止(zhi)或(huo)(huo)減緩金(jin)屬的(de)(de)腐(fu)蝕。
涂(tu)層保護
從腐(fu)蝕(shi)角度保護(hu)金(jin)(jin)屬材料(liao)最簡(jian)單易行的方法是(shi)將材料(liao)與腐(fu)蝕(shi)環境(jing)隔離(li)。例如有機涂(tu)料(liao)、無機物的搪瓷等(deng)涂(tu)覆金(jin)(jin)屬表(biao)面以使材料(liao)與腐(fu)蝕(shi)環境(jing)隔絕。
大(da)致有三(san)種主要的(de)阻(zu)擋(dang)層(ceng)或復合阻(zu)擋(dang)層(ceng)：惰性的(de)或基本上(shang)是惰性的(de)，緩(huan)蝕(shi)的(de)，以(yi)及(ji)犧牲性的(de)。目前常用的(de)涂層(ceng)有氧化物涂層(ceng)、鉻酸鹽(yan)涂層(ceng)、無機涂層(ceng)、有機涂層(ceng)、金屬(shu)鍍層(ceng)、復合涂層(ceng)等。
涂層防(fang)腐的優點(dian)工藝簡單，適應性廣，費用(yong)(yong)低，資源豐富，操作方便，金屬(shu)消耗少，適用(yong)(yong)于各種結構(gou)，缺點(dian)是維護(hu)周期短，維護(hu)勞動量大(da)。
電化(hua)學(xue)保護
電化學保護(hu)(hu)防腐(fu)的(de)優點(dian)是(shi)保護(hu)(hu)期適中，設備少而(er)保護(hu)(hu)面積大(da)，且效果很好，缺點(dian)是(shi)水線部位效果差，耗用一定電能(neng)（金屬），適用于水下(xia)保護(hu)(hu)。
金(jin)屬鍍層(ceng)
用(yong)電鍍法在金屬的(de)表面(mian)涂一(yi)層別的(de)金屬或(huo)合金作為保(bao)護層。電鍍是借助于電解作用(yong)，在金屬制件表面(mian)上沉積一(yi)一(yi)薄層其(qi)他金屬的(de)方法。
包(bao)括鍍(du)前(qian)處理(li)（除油、去(qu)銹）、鍍(du)上金(jin)屬(shu)層和鍍(du)后處理(li)（鈍(dun)化、去(qu)氧）等過程。電解時，將(jiang)金(jin)屬(shu)制(zhi)件(jian)作為(wei)陰極(ji)，所(suo)鍍(du)金(jin)屬(shu)作為(wei)陽極(ji)，浸入含有鍍(du)層成(cheng)分的(de)電解液(ye)中，并(bing)通入直流電，經(jing)過一段時間即得沉積鍍(du)層。
電鍍防腐的優點是保(bao)護周期長，維(wei)護工(gong)作量小(xiao)，適(shi)用于面積不大及環境惡(e)劣、維(wei)護困難的結構，缺點是工(gong)藝復雜，投資較大，要(yao)有專用設(she)備。
陽(yang)極保護
它是指(zhi)用陽(yang)極極化的方法(fa)使金(jin)(jin)屬(shu)鈍化，并(bing)用微弱電(dian)流維持鈍化狀(zhuang)態，從而(er)保(bao)護金(jin)(jin)屬(shu)。具體實施時，可(ke)把準備(bei)保(bao)護的金(jin)(jin)屬(shu)器件(jian)(jian)作陽(yang)極，以石墨為陰極，通(tong)入大(da)小—定(ding)的電(dian)流密(mi)度，并(bing)使陽(yang)極電(dian)位(wei)維持在鈍化區間，這樣金(jin)(jin)屬(shu)器件(jian)(jian)就得(de)到了保(bao)護。
化(hua)學工業(ye)主要利用金屬或各種合金制作反應(ying)器(qi)和油罐(guan)。因此，陽極保護法在化(hua)工生(sheng)產中(zhong)的應(ying)用十分(fen)廣泛(fan)。
陰極保(bao)護
它是使金屬(shu)體陰極(ji)極(ji)化以(yi)保護其在電解質中免遭腐(fu)蝕的方(fang)法。若陰極(ji)電勢足(zu)夠負，金屬(shu)就(jiu)可以(yi)不氧化（溶(rong)解），即(ji)達到完全的保護。陰極(ji)極(ji)化可用兩種辦法實現：
a.外(wai)加電(dian)(dian)流法：在(zai)電(dian)(dian)解質中加入輔(fu)助電(dian)(dian)極(ji)(ji)，連接(jie)(jie)外(wai)電(dian)(dian)源正極(ji)(ji)，而將(jiang)需(xu)要保護(hu)的(de)金(jin)(jin)屬基(ji)體(ti)連接(jie)(jie)外(wai)電(dian)(dian)源負極(ji)(ji)，然后調節所(suo)施加的(de)電(dian)(dian)流，使金(jin)(jin)屬達(da)到保護(hu)所(suo)需(xu)的(de)陰極(ji)(ji)電(dian)(dian)勢(shi)(shi)。更多的(de)是用大功率恒電(dian)(dian)勢(shi)(shi)儀(yi)控制被保護(hu)金(jin)(jin)屬的(de)電(dian)(dian)勢(shi)(shi)。
b.犧牲陽(yang)極法：在金屬基體(ti)附加更活潑的(de)金屬，在電解質(zhi)中(zhong)構成短路的(de)原電池，金屬基體(ti)成為陰極。而活潑金屬則成為陽(yang)極，并不斷被氧化或溶(rong)解掉。
緩蝕劑(ji)保護
加入到一(yi)定介(jie)質(zhi)中(zhong)能明顯抑制金屬腐蝕的少量物質(zhi)稱(cheng)為緩蝕劑。緩蝕劑的防蝕機理可分為促進鈍化、形(xing)成沉淀膜、形(xing)成吸(xi)附膜等(deng)。
鈍(dun)化(hua)(hua)促進(jin)型的緩蝕劑有鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、亞(ya)硝酸(suan)鹽(yan)，由于它們有強的氧化(hua)(hua)能(neng)力(li)，促進(jin)鋼鐵(tie)材料鈍(dun)化(hua)(hua)。
形(xing)成沉(chen)淀膜的典型緩蝕劑有(you)聚(ju)磷酸(suan)鹽、聚(ju)硅酸(suan)鹽、有(you)機磷酸(suan)鹽等(deng)，它們與(yu)腐蝕生成物或(huo)環境中存在的Ca2+、Mg2+等(deng)離子形(xing)成沉(chen)淀膜，而抑(yi)制腐蝕。
形成吸附膜的緩蝕劑(ji)多數是有機物(wu)(wu)，物(wu)(wu)理吸附或化學吸附在金屬表(biao)面(mian)形成單分子層(ceng)或多分子層(ceng)吸附膜，將金屬表(biao)面(mian)與腐蝕環(huan)境隔(ge)開(kai)。
緩(huan)蝕(shi)劑防(fang)腐(fu)的優點(dian)是可以有(you)效的降低甚至(zhi)消除腐(fu)蝕(shi)，防(fang)止脆裂脆斷(duan)事故的發生，避免產品(pin)污染，防(fang)止傳熱損失，缺點(dian)是技術要求高且不(bu)成(cheng)熟，缺乏(fa)規范性(xing)和可比性(xing)。