化工生產(chǎn)壓力容器防腐技術(shù)研究

化工生產(chǎn)壓力容器防腐技術(shù)研究摘要：在化工生產(chǎn)過程中難免會產(chǎn)生各種問題，其中壓力容器防腐一直是亟待解決的技術(shù)問題之一，隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，人們對解決這項問題的投入也在不斷地增大，解決的方法也越來越先進(jìn)。本文就將對壓力容器腐蝕的原因進(jìn)行研究、探討，以及其防腐蝕的原理進(jìn)行介紹。并將從容器的材料、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計以及介質(zhì)的處理、維修保護(hù)等方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。從其原理方法、處理技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)效益等方面選擇出最佳的處理方案，保證化工生產(chǎn)能夠安全高效的進(jìn)行。關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn);壓力容器;防腐技術(shù)引言壓力容器屬于一種特殊設(shè)備，是一種對氣體或液體有一定盛裝作用并且能承受一定壓力的設(shè)備。壓力設(shè)備的工作范圍也具有一定的要求，它所能承受的最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）；盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa?L的氣體、液化氣體以及標(biāo)準(zhǔn)沸點等于或者低于60℃液體。它是化工過程中化學(xué)反應(yīng)的場所，在化工生產(chǎn)中具有非常重要的作用。在實際的生產(chǎn)使用中，壓力容器會受到各種內(nèi)部和外部因素的影響，從而產(chǎn)生腐蝕或者其它物理損傷，這樣就會影響化工生產(chǎn)的正常進(jìn)行。如果壓力容器腐蝕嚴(yán)重的話，就會影響化工流程的正常進(jìn)行，嚴(yán)重的話可能會造成爆炸，不僅威脅化工流程的進(jìn)行，還可能威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全。所以，保證生產(chǎn)過程中壓力容器的安全至關(guān)重要。另外壓力容器腐蝕在環(huán)境污染方面也會造成一定的影響，導(dǎo)致很多污染物質(zhì)的排放，從而對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。除此之外，壓力容器的腐蝕也會造成一些自然資源特別是化工材料資源的浪費，因此我們有必要研究并探討壓力容器的腐蝕規(guī)律，從而更好的做到預(yù)防以及后續(xù)的維護(hù)。一、壓力容器被腐蝕的原因制造壓力容器的材料一般為金屬，金屬相對于其他材料化學(xué)性較強(qiáng)。所以造成容器腐蝕的一般原因為金屬在不同的溫度、壓力以及濕度下產(chǎn)生了不同的化學(xué)反應(yīng)。因此，根據(jù)金屬所具有的特性將容器腐蝕的原因主要由以下幾個因素組成。1、金屬本身的腐蝕性大多數(shù)的金屬的化學(xué)性質(zhì)都很活潑，一些不活潑的金屬也可以在催化劑下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，例如在不同的環(huán)境條件下很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以我們必須得考慮其自身的腐蝕性，其自身腐蝕性無論大小都不可忽視。有研究表明，壓力容器的腐蝕速度與制造所用的金屬材料的金屬含量成正比，金屬含量越高，它的腐蝕速度就會越快，相反，金屬含量越低，腐蝕速度就會越慢。并且，如果壓力容器的表面是由金屬構(gòu)成的，如果它的表面不夠光滑，那么它就會被加速腐蝕，相反表面越光滑，那么它的腐蝕速度就會越慢，因為金屬本身物理構(gòu)造影響其腐蝕速度。2、外界環(huán)境的影響化工生產(chǎn)的過程中一定會產(chǎn)生或者用到的化學(xué)物質(zhì)，比如鹽酸、硫酸等腐蝕性物質(zhì)，甚至空氣中所含有的水以及氧氣等都有可能腐蝕壓力容器。容器作為生產(chǎn)過程中必不可少的一項工具，它不可避免的與這些化學(xué)反應(yīng)中可能的物質(zhì)接觸，在這些外部環(huán)境的干擾下，容器被腐蝕就變得更加的容易，并且腐蝕速度也隨著腐蝕性物質(zhì)的含量、濃度的增加而加快。3、物理腐蝕在常溫常壓的條件下，除了極少數(shù)的活潑金屬，其他的金屬之間互相不會發(fā)生反應(yīng)。但是高溫使金屬自由能大幅度上升，并且加速分子之間的運(yùn)動，化學(xué)生產(chǎn)過程經(jīng)常是處于高溫高壓的環(huán)境，這樣熔點較低的金屬就可以有固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，然后會對熔點較高的為變成液態(tài)的金屬產(chǎn)生溶解作用，這種現(xiàn)象是單純的物理現(xiàn)象，是物理性質(zhì)的溶解作用，因此被稱為物理腐蝕。如典型例子液體鋅，就充分運(yùn)用上述原理，對鋼制材料所制成的物理材料具有侵蝕融解作用。4、電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是指在化學(xué)生產(chǎn)的過程中，壓力容器的內(nèi)壁金屬會與參與的化學(xué)原料反應(yīng)，因為容器內(nèi)部分布著不同的陰陽離子，從而會產(chǎn)生電位差，這樣會構(gòu)成一個完整的電路，使得容器內(nèi)部的金屬不斷地參與到原電池反應(yīng)當(dāng)中，這樣內(nèi)壁的金屬原子不斷地被破壞，最終導(dǎo)致內(nèi)壁金屬不斷的掉落，直至形成最大程度的腐蝕。電化學(xué)過程中腐蝕速度是逐漸加快，并且危害性也是在幾類腐蝕中也是相對嚴(yán)重的，并且在金屬容器中發(fā)生容器與化學(xué)原料的腐蝕是最常見的。所以，電化學(xué)腐蝕也是一種常見的腐蝕現(xiàn)象。5、應(yīng)力腐蝕當(dāng)在進(jìn)行化學(xué)生產(chǎn)的時候，原料在裝置內(nèi)是運(yùn)動的，化學(xué)原料要在容器的內(nèi)部進(jìn)行充分的攪拌，這樣容器內(nèi)部要不斷的與各種化學(xué)原料發(fā)生摩擦等相互作用，由于有的原料可能是糊狀或者較為粘稠，這樣容器內(nèi)壁受到的摩擦力就比較大，也會受到很強(qiáng)的沖刷作用，不管是擠壓還是摩擦等一系列相互作用，都統(tǒng)稱為應(yīng)力作用，由應(yīng)力作用產(chǎn)生的腐蝕叫做應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕的發(fā)展速度非?？欤⑶覐娜萜魍獠亢茈y發(fā)現(xiàn)，不易察覺，因此它造成的破壞性很大。6、化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕最根本的原因就是容器內(nèi)部進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)的原子進(jìn)行了重新的排列與組合產(chǎn)生新物質(zhì)的過程。化學(xué)反應(yīng)常常伴隨著發(fā)光發(fā)熱、顏色發(fā)生改變或者是產(chǎn)生沉淀等。判斷是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的唯一一個依據(jù)就是是否產(chǎn)生了新的物質(zhì)。化學(xué)壓力容器中發(fā)生各種各樣的化擘反應(yīng)，有的化學(xué)反應(yīng)可以人為監(jiān)測和控制，有的無法作出預(yù)判和防治，這些反應(yīng)會或多或少改變?nèi)萜鲀?nèi)部的材料成分因此根本無法避免化學(xué)反應(yīng)對于壓力容器的危害，使得壓力容器在一定的程度受到腐蝕，降低容器的使用壽命。二、避免容器被腐蝕的方法1、改造容器的構(gòu)造一般情況下，具有特殊作用的容器都有特殊的構(gòu)造，并且能做到具有反復(fù)作用的容器的材料有非常重要，尤其主材料更要滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)要求，他們在設(shè)計以及制造的過程中都有著一定的設(shè)計以及制造標(biāo)準(zhǔn)，并且也只能有符合標(biāo)準(zhǔn)、有能力的公司才可以生產(chǎn)。目前，這些用于化工生產(chǎn)的壓力容器都有專門的生產(chǎn)部門來負(fù)責(zé)設(shè)計和制造。所以，有關(guān)部門在設(shè)計和制造前要考慮好各種因素。例如材料之間的相互作用，和外界所施加的各種不可抗力因素。做好容器的防腐工作，選擇那些抗腐蝕的材料，改進(jìn)容器的設(shè)計結(jié)構(gòu)，并且要保證組成容器各個部分所采用的材料之間不會發(fā)生腐蝕等化學(xué)反應(yīng)，所以，在選材以及設(shè)計時一定要非常慎重，考慮再三。 2、注意腐蝕劑的使用抗腐蝕劑是一種可以減緩腐蝕速度，降低腐蝕程度的一種化學(xué)物質(zhì)，它具有很強(qiáng)的抗腐蝕性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，因此被廣泛的應(yīng)用于一些需要抗腐蝕的生產(chǎn)領(lǐng)域中。這種抗腐蝕劑其實就是一種化學(xué)混合物質(zhì)，當(dāng)這些抗腐蝕劑覆蓋在金屬表面上，就相當(dāng)于給金屬覆蓋了一層致密的保護(hù)膜，防止金屬與水、氧氣以及其它的腐蝕性物質(zhì)接觸，可以減緩或者抑制金屬發(fā)生腐蝕。這就是通過化學(xué)的手段來避免腐蝕。并且抗腐蝕劑的制作成本低廉，效果顯而易見，從而導(dǎo)致了目前市場上的防腐蝕劑的種類繁多，并且也沒有明確的使用量的說明，所以在實際的使用中具有一定的難度，不過即使使用了防腐蝕劑，也有可能因為防腐蝕劑的種類、用量等因素的影響，不能完全保證容器的腐蝕程度會降低或者被抑制。所以，對抑制劑的研究還得長期的進(jìn)行。3、制造安裝安裝工藝對壓力容器的防腐起到相當(dāng)重要的作用，所以我們必須嚴(yán)格監(jiān)測各類加工工藝操作方法。例如降低溫度引起的應(yīng)力是產(chǎn)生壓力容器腐蝕的一些重要因素。在壓力容器生產(chǎn)過程中，我們應(yīng)該盡量用熱加工代替冷卻安裝，這樣可以對一些應(yīng)力因素進(jìn)行消除，并且還能在一些隱患方面有一定的預(yù)防作用。在一些特別材料例如高強(qiáng)度不銹鋼和低合金焊接時，我們應(yīng)該采用干燥和干凈的環(huán)境。4、運(yùn)用電化學(xué)法電化學(xué)法在金屬防腐蝕方面有著重要的作用，是金屬防腐的有效措施之一，具有獨特的作用。電化學(xué)法通過一定的化學(xué)原理，通過化學(xué)反應(yīng)，減輕金屬的腐蝕程度。最常用的電化學(xué)法有兩種，一是犧牲陽極法，犧牲陽極法指的是犧牲一些比壓力容器材料更加活潑的金屬如鋅、鋁等。從而對我們的容器進(jìn)行保護(hù)。另外一種是外加電流法，但是這種情況或許成本稍大一些。雖然這兩種方法采用了不同的原理，但本質(zhì)上只是一種化學(xué)原理的互相的轉(zhuǎn)換。但是他們都可以在一定程度上減輕金屬的腐蝕。（1）犧牲陽極法犧牲陽極法顧名思義就是將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而消耗，被保護(hù)的金屬作為正極就可以避免腐蝕。在實際中就是通過電極電勢將壓力容器中的金屬或者合金組成的那些部分作為陽極，并將其固定到要保護(hù)的金屬的表面，這樣就形成了一個原電池，電池的陰極就被保護(hù)不受腐蝕。這種做法通常被用在金屬、合金以及鋁制的容器中。這種方法除了被用在化學(xué)生產(chǎn)容器的防腐中，他還被廣泛的應(yīng)用于石油管道、大型儲油設(shè)備以及河道閘門中，是一種經(jīng)濟(jì)效益高，安全性也高的防腐蝕方法。（2）外加電流法外加電流法與犧牲陽極的陰極保護(hù)法有所不同，外加電流陰極保護(hù)是通過外部電源來改變周圍環(huán)境的電位，使得需要保護(hù)的設(shè)備的電位一直處在低于周圍環(huán)境的狀態(tài)下，從而成為整個環(huán)境中的陰極，這樣需要保護(hù)的設(shè)備就不會因為失去電子而發(fā)生腐蝕了。這種方法主要用在大型設(shè)備的陰極保護(hù)或者土壤電阻率比較高的環(huán)境中的設(shè)備的陰極保護(hù)，比如長距離輸油輸氣等埋在地下的工業(yè)管道還有大型的儲備石油等工業(yè)原料的儲罐群都是使用這種外加電流的陰極保護(hù)方式。5、應(yīng)用表面覆蓋的方法表面覆蓋法就是將一層特殊的物^通過某種手段覆蓋到金屬的表面，形成金屬保護(hù)層，將金屬與其他的物質(zhì)分開，這是一種普遍的使用的防腐蝕的方法，因為它的成本很低并且操作起來也比較方便快捷、成效也比較明顯。比如說，在壓力容器的表面涂抹上油漆或者是在其表面進(jìn)行烤漆，這樣容器表面就不能與氧氣、水等物質(zhì)接觸，或者在金屬的表面鍍上一層其他的金屬，比如Zn、Cr等，這些金屬比較容易與氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止金屬與水氧氣等物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。我們平常的辦法采取電鍍，一般鍍層大于1層小于3層，大約只有幾十微米的厚度，雖然鍍層不厚，但是其效果顯而易見。并且能夠較長時間的保護(hù)容器，而且維修成本也不高。另外一種則是涂層，使用一些化學(xué)有機(jī)涂料隔絕空氣，這也是大眾最為熟悉的手法，也是生活中最為普通的和普遍的防腐方法。這種方法效果不置可否，但其成本相對貴一些。并且對人體健康安全還有一定的危害的作用。6、提高焊接質(zhì)量在生產(chǎn)容器時，提高焊接的質(zhì)量，可以降低容器在接口處的殘余應(yīng)力，這樣可以降低裂縫產(chǎn)生的概率，改善焊縫的熱影響區(qū)域的性能。在不銹鋼材料的焊接上經(jīng)常采用電弧焊和氬弧焊這兩種焊接方式。在焊接后，為了防止壓力容器出現(xiàn)超標(biāo)等缺陷，常常進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理，并進(jìn)行晶間腐蝕試驗以及檢查其外觀，有的還應(yīng)根據(jù)設(shè)計時的圖紙進(jìn)行射線探傷等方式進(jìn)行無損檢測。7、合金化合金化其原理就是在壓力容器材料中加入一些鈍化的合金的材料，在進(jìn)行一定含量的比例之后，材料本身就具有一定的抗腐蝕性。這種方法從壓力容器內(nèi)部材料出發(fā)，從根源上達(dá)到抗腐蝕性作用，這種效果顯著，但是也或多或少的存在一些問題，例如在金屬老化上就會導(dǎo)致其作用效果大幅度減弱。8、材料的合理選用在壓力容器選擇上我們應(yīng)該盡量選擇一些不容易被腐蝕的材料。同時我們應(yīng)該從不同方面考慮選材，例如物理方面和化學(xué)方面等。我們不僅考慮溫度、壓強(qiáng)等物理方面的影響。還要考慮化學(xué)方面的影響，例如PH值等。另外一方面，也要考慮的價格是否低廉。如果價錢貴，我們是否能承擔(dān)。9、環(huán)境處理方法這是在壓力容器工作過程中對其采用的一種方法，我們可以隨時監(jiān)測化工過程溫度、壓強(qiáng)等。并且我們時刻對其最合理的控制，防止過程中一些不必要因為環(huán)境導(dǎo)致的腐蝕。三、壓力容器的維護(hù)化工生產(chǎn)過程中導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)生腐蝕的原因有很多種，以至于防止容器發(fā)生腐蝕的方法也是多種多樣的。我們要根據(jù)不同的腐蝕原因采取不同的防腐蝕方式，做到對癥下藥。但是，僅僅做好防腐蝕工作是不夠的，做好后期的維護(hù)工作也是非常重要的。后期的維護(hù)作用不僅能保證抗腐蝕措施的正常進(jìn)行，還能保證容器一些非腐蝕性的物理損壞的維修。生產(chǎn)企業(yè)必須注意設(shè)備的后期管理工作，嚴(yán)格遵循相應(yīng)的規(guī)章制度，對設(shè)備進(jìn)行定期的檢查，將故障扼殺在搖籃之中，小麻煩解決就不會變成大麻煩，為了防止大麻煩的出現(xiàn)，這個環(huán)節(jié)就變得額外重要。隨時掌握設(shè)備的工作情況，時刻注意設(shè)備的腐蝕程度，定時對設(shè)備進(jìn)行檢測，即使防腐工作做得非常好，但也不可避免在使用過程中產(chǎn)生的損害，防腐層可能會因為在使用過程中與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被破壞，失去原有的功能，這個時候我們就要定時更換反腐層;防腐設(shè)備也有可能存在著老化等情況，這些情況不可避免，任何材料都不可能一直保持完好如初。所以不做好后期的維護(hù)管理工作，就會使這些防腐措施慢慢的失去它原有的功效，壓力容器就會遭到腐蝕，造成人力物力的損失，嚴(yán)重的還有可能造成各種安全事故，造成一些無法彌補(bǔ)的結(jié)果。 四：結(jié)語綜上所述，腐蝕情況的出現(xiàn)對壓力容器迫害性非常大，壓力容器在化學(xué)生產(chǎn)中起著非常大的作用，一但容器出現(xiàn)了腐蝕將會影響到整個生產(chǎn)過程，因為容器出現(xiàn)腐蝕，那么生產(chǎn)速度就會降低，效率也會隨著下降，時間久了也會出現(xiàn)一些安全隱患，并且一系列的安全問題也紛至沓來。所以，從事壓力容器防腐蝕的工作人員以及相關(guān)的化工單位更要重視防腐蝕，要不斷的加強(qiáng)創(chuàng)新，掌握防腐蝕的新技術(shù)、新方法、新手段，在實際的工作中，技術(shù)人員要掌握引起腐蝕的物理原因和化學(xué)原因，對這些原因進(jìn)行深入研究，找到解決這些問題的方法，及時發(fā)現(xiàn)找到合適的方法對其進(jìn)行處理;同時要將科技與實際經(jīng)驗相結(jié)合，對這些原因進(jìn)行深入探索，掌握它們對容器破壞的規(guī)律和條件，從這些方面入手研究新的抗腐蝕的方法，并且總結(jié)經(jīng)驗，提高我國在金屬抗腐蝕方面的實力，延長設(shè)備的使用時間，實現(xiàn)對化工容器的效率最大化，保證化工流程順利進(jìn)行，從而保障人民的生命財產(chǎn)安全，在經(jīng)濟(jì)上更要不斷地做到低投入高利潤的目標(biāo)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化?？v觀我國，現(xiàn)在