?壓力容器內(nèi)壁的腐蝕與保護(hù)！
2021-01-18 01:56:22
hualin
容器腐蝕
由于操作條件的不同，壓力容器將會(huì)產(chǎn)生諸如全面腐蝕、局部腐蝕等各種各樣的金屬腐蝕，嚴(yán)重影響其在實(shí)際工作中的安全狀態(tài)。
金屬腐蝕會(huì)導(dǎo)致壓力容器的失效和破壞。甚至?xí)l(fā)爆炸事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此研究壓力容器在石油化工生產(chǎn)中的腐蝕和防護(hù)顯得尤為重要。
腐蝕的種類及特點(diǎn)
由于金屬腐蝕的現(xiàn)象與腐蝕機(jī)理是比較復(fù)雜的，因此金屬腐蝕的分類方法也是多種多樣的，—般可按金屬腐蝕過(guò)程的歷程、溫度和破壞形式分為三大分類體系。但是它們往往是互相聯(lián)系的。
根據(jù)腐蝕的歷程分類
根據(jù)腐蝕過(guò)程的歷程特點(diǎn)，可將金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕兩類。具體的金屬材料是按哪一種機(jī)理進(jìn)行腐蝕，主要取決于金屬所接觸的介質(zhì)種類。
化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞，其腐蝕的特點(diǎn)是在反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有電流產(chǎn)生。化學(xué)腐蝕又分為：
a氣體腐蝕：金屬在干燥空氣中（表面沒(méi)有濕氣冷凝）或高溫氣體作用下的腐蝕。
b金屬在非電解質(zhì)
溶液中的腐蝕金屬在不導(dǎo)電的液體中發(fā)生的腐蝕。
電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞，其腐蝕的特點(diǎn)在反應(yīng)過(guò)程中有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕服從電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本規(guī)律。
電化學(xué)腐蝕是最普通、最常見(jiàn)的腐蝕形式。例如金屬在各種電解質(zhì)溶液中的腐蝕，以及化工、冶金生產(chǎn)中金屬結(jié)構(gòu)在絕大多數(shù)介質(zhì)中的腐蝕均屬于電化學(xué)腐蝕。
根據(jù)腐蝕的溫度分類
金屬在相同的環(huán)境介質(zhì)條件下，由于環(huán)境溫度不同，其腐蝕反應(yīng)類型和腐蝕速度也大不相同，通常高溫環(huán)境能加速腐蝕的過(guò)程。根據(jù)腐蝕環(huán)境溫度，可把金屬腐蝕分為兩大類，常溫腐蝕與高溫腐蝕。
常溫腐蝕
常溫腐蝕是指在常溫條件下，金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起的破壞。常溫腐蝕到處可見(jiàn)，金屬在干燥的大氣中腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，金屬在潮濕大氣或常溫下的酸、堿、鹽等化工產(chǎn)品中的腐蝕，則是一種電化學(xué)反應(yīng)的破壞（也可稱為濕腐蝕）。
高溫腐蝕
高溫腐蝕是指在高溫條件下，金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起的破壞。通常，在腐蝕過(guò)程中把溫度超過(guò)100℃的腐蝕規(guī)定為高溫腐蝕范疇。如金屬在高溫下混合氣體中的腐蝕（也可稱為干腐蝕），液態(tài)金屬腐蝕，熔鹽腐蝕等都屬于高溫腐蝕。
根據(jù)腐蝕的破壞式分類
金屬腐蝕通常是從金屬表面開(kāi)始的，然后逐漸往金屬內(nèi)部發(fā)展使金屬的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。因此，根據(jù)金屬腐蝕破壞形態(tài)的基本特征，可將金屬腐蝕分為全面腐蝕、局部腐蝕和應(yīng)力與環(huán)境介質(zhì)共同作用下的腐蝕。
全面腐蝕是指腐蝕作用遍布整個(gè)金屬表面上和連成一片的腐蝕破壞。根據(jù)金屬表面各部分金屬腐蝕速度是否相同，全面腐蝕又可分為均勻腐蝕和不均勻腐蝕。局部腐蝕是指腐蝕作用僅局限在金屬表面的某一區(qū)域，而表面的其他部分幾乎未被破壞。
從腐蝕形態(tài)的性質(zhì)上看，局部腐蝕比全面腐蝕有更大的危害性，而且更難以預(yù)測(cè)。這是由于無(wú)法或難以估計(jì)其腐蝕速度，常常引起設(shè)備、機(jī)器、工具等意外或過(guò)早的損壞，甚至造成災(zāi)難性的事故。
預(yù)防腐蝕
根據(jù)壓力容器不同的用途和所處的介質(zhì)、溫度和壓力情況，在壓力容器的制作過(guò)程中，選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。
涂層保護(hù)
從腐蝕角度保護(hù)金屬材料最簡(jiǎn)單易行的方法是將材料與腐蝕環(huán)境隔離。例如有機(jī)涂料、無(wú)機(jī)物的搪瓷等涂覆金屬表面以使材料與腐蝕環(huán)境隔絕。
大致有三種主要的阻擋層或復(fù)合阻擋層：惰性的或基本上是惰性的，緩蝕的，以及犧牲性的。目前常用的涂層有氧化物涂層、鉻酸鹽涂層、無(wú)機(jī)涂層、有機(jī)涂層、金屬鍍層、復(fù)合涂層等。
涂層防腐的優(yōu)點(diǎn)工藝簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣，費(fèi)用低，資源豐富，操作方便，金屬消耗少，適用于各種結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是維護(hù)周期短，維護(hù)勞動(dòng)量大。
電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)防腐的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)期適中，設(shè)備少而保護(hù)面積大，且效果很好，缺點(diǎn)是水線部位效果差，耗用一定電能（金屬），適用于水下保護(hù)。
金屬鍍層
用電鍍法在金屬的表面涂一層別的金屬或合金作為保護(hù)層。電鍍是借助于電解作用，在金屬制件表面上沉積一一薄層其他金屬的方法。
包括鍍前處理（除油、去銹）、鍍上金屬層和鍍后處理（鈍化、去氧）等過(guò)程。電解時(shí)，將金屬制件作為陰極，所鍍金屬作為陽(yáng)極，浸入含有鍍層成分的電解液中，并通入直流電，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間即得沉積鍍層。
電鍍防腐的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)周期長(zhǎng)，維護(hù)工作量小，適用于面積不大及環(huán)境惡劣、維護(hù)困難的結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，投資較大，要有專用設(shè)備。
陽(yáng)極保護(hù)
它是指用陽(yáng)極極化的方法使金屬鈍化，并用微弱電流維持鈍化狀態(tài)，從而保護(hù)金屬。具體實(shí)施時(shí)，可把準(zhǔn)備保護(hù)的金屬器件作陽(yáng)極，以石墨為陰極，通入大小—定的電流密度，并使陽(yáng)極電位維持在鈍化區(qū)間，這樣金屬器件就得到了保護(hù)。
化學(xué)工業(yè)主要利用金屬或各種合金制作反應(yīng)器和油罐。因此，陽(yáng)極保護(hù)法在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。
陰極保護(hù)
它是使金屬體陰極極化以保護(hù)其在電解質(zhì)中免遭腐蝕的方法。若陰極電勢(shì)足夠負(fù)，金屬就可以不氧化（溶解），即達(dá)到完全的保護(hù)。陰極極化可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)：
a.外加電流法：在電解質(zhì)中加入輔助電極，連接外電源正極，而將需要保護(hù)的金屬基體連接外電源負(fù)極，然后調(diào)節(jié)所施加的電流，使金屬達(dá)到保護(hù)所需的陰極電勢(shì)。更多的是用大功率恒電勢(shì)儀控制被保護(hù)金屬的電勢(shì)。
b.犧牲陽(yáng)極法：在金屬基體附加更活潑的金屬，在電解質(zhì)中構(gòu)成短路的原電池，金屬基體成為陰極。而活潑金屬則成為陽(yáng)極，并不斷被氧化或溶解掉。
緩蝕劑保護(hù)
加入到一定介質(zhì)中能明顯抑制金屬腐蝕的少量物質(zhì)稱為緩蝕劑。緩蝕劑的防蝕機(jī)理可分為促進(jìn)鈍化、形成沉淀膜、形成吸附膜等。
鈍化促進(jìn)型的緩蝕劑有鉻酸鹽、亞硝酸鹽，由于它們有強(qiáng)的氧化能力，促進(jìn)鋼鐵材料鈍化。
形成沉淀膜的典型緩蝕劑有聚磷酸鹽、聚硅酸鹽、有機(jī)磷酸鹽等，它們與腐蝕生成物或環(huán)境中存在的Ca2+、Mg2+等離子形成沉淀膜，而抑制腐蝕。
形成吸附膜的緩蝕劑多數(shù)是有機(jī)物，物理吸附或化學(xué)吸附在金屬表面形成單分子層或多分子層吸附膜，將金屬表面與腐蝕環(huán)境隔開(kāi)。
緩蝕劑防腐的優(yōu)點(diǎn)是可以有效的降低甚至消除腐蝕，防止脆裂脆斷事故的發(fā)生，避免產(chǎn)品污染，防止傳熱損失，缺點(diǎn)是技術(shù)要求高且不成熟，缺乏規(guī)范性和可比性。