压力容器全面腐蚀的控制

2021-08-11 10:28:39 作者：工业小南点来源：工业小南点分享至：

3.6 压力容器全面腐蚀的控制

压力容器全面腐蚀控制的目的在于减少压力容器壳体及其他承压元件的金属材料因全面腐蚀而造成的损耗，防止其破坏，延长使用寿命，确保安全运行。

控制压力容器全面腐蚀的方法很多，应针对腐蚀的原因，采用不同的防护方法，常用的控制方法有：正确选用金属材料和制定合理的加工工艺，合理设计设备结构，工艺或介质组分调整，加缓蚀剂、阻垢剂、中和剂，电化学保护和覆盖层保护等。

选材

设计压力容器时，选材是首要问题，材料的耐蚀性能与其所接触的介质有着密切的关系。例如含Cr13%（mass）以上的各种不锈钢，在大气、水或具有氧化性的HNO3溶液中是完全耐蚀的，但在非氧化性的HCl、稀H2SO4中不耐蚀。因此，在选择金属材料时，首先要掌握该金属预期的使用环境，大多数金属和合金材料在一些常用介质中的耐蚀性能可在腐蚀手册中查到，但是，工业上选用材料时，除了考虑耐腐蚀性能外，还要考虑一些其他因素，如可获得性、经济性、力学、冷热加工和焊接性能等。

同一台设备的不同部位的腐蚀环境可能不同，可以根据具体情况，选用不同的耐蚀材料。如石油储罐，罐底长期处于浸水状态，沉积水中含有大量的氯化物、硫化物、氧、酸类物质，成为较强的电解质溶液，产生了电化学腐蚀。油罐气相部位存在二氧化碳腐蚀、硫腐蚀，硫腐蚀以元素硫和硫化氢为主，在湿H2S或与酸性介质共同存在时，腐蚀速度会增加。油罐的储油部位，罐壁上粘结了一层相当于保护膜的原油，因而腐蚀速率较低，一般不会造成危险。

防腐保温层、隔热层须用低氯材料，防止其吸水后溶解腐蚀性组分，对金属产生腐蚀。

选择适当抗热腐蚀的合金，通过在合金中添加一些合金元素来促进稳定的氧化物的生成，可降低金属的热腐蚀。

使用耐蚀性好的材料，可以减少腐蚀，提高设备的使用率和可靠性。如尿素设备的衬里，上世纪70～80年代，包括我国进口的十几套大化肥的高压尿素设备，尿塔的衬里多用S31603奥氏体不锈钢，当时的尿素装置设备的大检修的周期为1年1次。80年代后期，尿素设备的衬里材料大多更换为25-22-2超级不锈钢，耐蚀性有所增强，尿素装置设备的大检修的周期延长到2～3年。200kt·a-1甲醇装置变换水洗塔材质原为碳钢，在投入运行6-7a后，大修时对该设备进行了塔体壁厚检测后发现，塔体中有多处壁厚为24mm，相对原壁厚38mm减薄相当严重；在筒体部位有20多处鼓泡和大片的环状裂纹，且在塔底气液两相处和每层塔盘上方的50mm处居多，大的鼓泡其直径约为150mm，中间鼓起，裂纹呈放射线状；将此设备材质改为16MnR+304 L复合板，有效地减缓了设备腐蚀问题。

使用耐蚀性好的材料，还有一个性价比的问题。对于不同的设备，不同环境介质条件，不同的工况、对产品品质的要求，需要考虑不同的材料，不同的防腐蚀措施，维持一个合理地性价比。

制定合理的加工工艺

进行合理的热处理和机械加工是改善金属材料耐腐蚀性能的重要途径。光洁的金属表面抗腐蚀性能较好。

选择合理的结构设计

对于压力容器的结构部件，如果结构设计不合理，如，容器内流体介质发生停滞和聚集、反复蒸发浓缩、金属表面产生应力等现象，即使应用性能较优良的材料，也会加速金属材料腐蚀过程。因此，合理地设计压力容器构件也是其全面腐蚀控制的重要措施之一。

设计压力容器结构时应特别注意以下几个方面的问题：

压力容器结构设计应服从防腐蚀要求，如，容器排污或出口设计不当，会在一些低凹处发生液体聚集现象，从而发生腐蚀。容器的器壁与底部的连接形式必须考虑，以免产生沉淀积聚物的死角，在某一部分有沉积物积聚时，须便于不断清除沉积物，如图3-27所示。直角就较圆角易于积聚，且不易清除沉积物。在设计大型压力容器时，在其最低点应有液体排放口，这样在排放设备中的液体时就不会有残余，同时也便于清洗设备。对管路和转动部件的设计应考虑有最高的放气口，以防止气蚀的产生。

图3-27 器壁与底部连接法

工艺介质处理

对腐蚀介质，可改变其化学组成以降低其腐蚀性，但这种方法只有在工艺允许、腐蚀介质体积有限时采用。改变介质的化学性质以降低其腐蚀性有2个途径：

① 减少介质中的有害成分；

② 添加缓蚀剂、中和剂、钝化剂等减缓腐蚀。

电化学保护

① 阴极保护，常用于地下压力容器及管道的外防腐、容器的内防腐，风险小；

② 阳极保护，使用少，风险大。

覆盖层保护

主要作用在于压力容器本体金属与周围介质物理隔离。覆盖层一般应该满足下列基本要求：

① 覆盖层结构紧密，完整无孔；

② 与底层金属有良好的附着力（松衬除外）；

③ 有足够的强度、硬度及耐磨性，能很均匀地分布在整个保护面上。

金属表面处理

金属构件表面处理的方法有3种，机械处理、化学处理和电化学处理。压力容器金属构件表面处理的主要目的在准备给施加覆盖层时，清除构件表面上的氧化物、油脂和其他污物。或用在金属容器和半成品入库保存或投用前作为提高金属抗腐蚀性。不锈钢等耐蚀合金也可以进行钝化或预氧化处理、碳钢和低合金钢进行钒化处理等转化膜处理提高耐蚀性。

腐蚀监测

工业中常用宏观检查、挂片、探针法（电阻探针、电位探针、线性极化探针、交流阻抗探针、电偶探针、电感探针、电流探针、氢探针、离子选择探针）、腐蚀裕量监测（又称警戒孔监视或哨孔监视）、无损探测技术（UT、ET、热成像等）等手段评价全面腐蚀的进程。在均匀腐蚀的情况下，常用重量指标和深度指标来表示腐蚀速度。

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