论压力容器的应力腐蚀及防护策略

论压力容器的应力腐蚀及防护策略

吴潇杰

(双良节能系统股份有限公司江苏江阴214444)

摘要:加强对压力容器生产设备的保养和维护，有效控制应力腐蚀，减少安全生产事故，是化工企业越来越重视的工作。本文通过总结大量的生产实践经验和教训，从压力容器引力腐蚀的形成、影响因素、环境和材质等方面进行了分析探讨和研究，提出了科学的预防措施，有很强的实用价值。

关键词:工业设备；压力容器；保养维护；应力腐蚀；

压力容器都是由金属材料制成的，在生产过程中，由于高温高压或者化学反应的作用，敏感金属的扩展拉应力或者合金的应力一经与合适的腐蚀媒介结合发生作用，使容器局部造成断裂，往往引发爆炸，造成猝不及防的安全生产事故。因此，在对生产设备的日常养护中，注重压力容器的应力腐蚀的防护，就能够确保安全生产。

1、影响压力容器发生应力腐蚀的各种因素。

1.1、残余应力和负载应力的影响。

在生产过程中，处于高温高压状态的压力容器，承受较大的负载应力以及残余应力形成的拉力应力，残余应力形成的原因很多，一方面有焊接工艺产生，另一方面金属板轧轧等冷加工形体变形过程产生的，还有构件结构不合理也产生应力，等等；在某种化学或电腐蚀的作用下，焊口或压力容器的变形整形部分，就会发生难以承受的应力破坏，造成断裂。

1.2酸碱性、温度和介质的影响。

在压力容器中进行分馏和化学反应的生产原料，受介质、温度、酸碱性和浓度的影响，对压力容器金属壁产生拉力应力的敏感性是不同的，通常情况下，敏感添加剂介质浓度大，有助于拉力应力增强；反应物的温度升高，使压力容器的抗应力拉力的破坏能力减小。

1.3冶金的组成和热处理等因素的影响。

(1)合金构成因素对应力的影响。所有的金属对同种腐蚀的敏感是不同的，一种金属在不同的腐蚀环境中腐蚀的快慢和程度也不一样；这是由于纯铁金属中熔合了一定量的碳、锰或碳、铬、镍等，这种组成的改变，使合金的性能也随之发生改变。例如，纯铁较软，而生铁比纯铁硬；不锈钢不仅比纯铁硬，而且其抗腐蚀性能也比纯铁好的多。了解压力容器的合金构成，就能有效控制应力腐蚀的发生条件和发展程度。

(2)金相组织因素对应力的影响。一般情况下，不同锈钢合金对对应力腐蚀的敏感度不同，例如奥氏体合金不锈钢比较敏感,奥氏合金与铁素体合金适当配伍,就能提高抗腐蚀性。

(3)合金添加剂对应力的影响。金属铁添加碳、锰、铬、镍等冶炼合金的过程中，往往添加一些适量的夹杂物和偏析,就降低了晶界电位,形成电化学腐蚀的阳极,使腐蚀应力的敏感度增加。

2提高压力容器控制应力的技术措施。

2.1、减小应力的技术措施。

(1)针对压力容器可能形成应力的材料、焊接等原因，设计其造型结构，主张趋利避害，减少应力集中产生的机会，使之分散，在几何构型上做较好的处理，预防应力合力的形成。(2)压力容器在一般冷加工处理过程,尽量避免局部变形或碰撞，消除应力产生的根源。(3)正常情况下，容器制成后根据需要，实施整体退火技术热处理，最大限度减少残余应力产生的条件。(4)在生产过程中，严格控制工作技术标准，严禁容器超压运行。压力容器超压工作，最容易创造应力腐蚀产生的环境。(5)保持容器接触介质面于压应力状态。这种状态能够闭合微小缝隙，难以形成金属的电化学腐蚀，防止应力腐蚀的产生。

2.2控制环境因素的技术措施。

(1)采用的介质几乎不含氧化物或者氧，这样就不会有氧化生锈的机会，使热交换系统、密闭系统产生应力腐蚀，最大限度地降低应力腐蚀发生的可能性。(2)若是腐蚀介质必须应用，就适量添加缓冲剂,缓解腐蚀应力发生的速度和力度。(3)在设计过程中，压力容器的造型、结构、用料等设计环节，最大限度地进行技术处理，通过焊接技术控制，容器的整体退火等措施，使各种应力腐蚀环境减少，尤其是电化学腐蚀的机会基本杜绝，控制阳极接触,避免产生电偶腐蚀;在金属材料无法控制点位接触的情况下，就增大阳极，延长腐蚀，降低应力强度。(4)外加电流阴极保护法。这种方法是把压力容器作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者通电后，电子被强制流向容器设备，使其表面腐蚀电流接近零，从而起到保护作用。(5)对压力容器的表面进行静电喷涂或者其他保护涂层，增强容器的绝缘性，减少点传导能力，减低电化学腐蚀，进而控制应力产生。

2.3选用合适的冶金材料控制应力产生。

从冶金材料角度来讲，用于制作压力容器的各种合金由于成分不同应力腐蚀的敏感度也不一样，要根据化工生产的实际需要，在容器设计过程中，严把材料关，应对生产中产生应力的条件和环境要求，适当的选择压力容器的金属材料，从源头上降低应力腐蚀的敏感度。

2.4化工生产中的防止应力技术措施。

(1)根据生产工艺和加工原料的性质特点，为了减少腐蚀应力，对设备进行彻底清洗,减少产生腐蚀的条件。(2)适当使用缓蚀剂,防止氢的介入。(3)规范操作标准，严禁超压运行。(4)提高员工的技能标准，避免可能发生的各种风险。

3结语。

压力容器作为承载高温高压和化学反应的高危工业生产的装置设备，在石油化工医药等工业生产领域，应用的日益广泛，由于认识不到位，防护措施不科学等原因，生产中压力容器发生爆炸的安全事故居高不下，因此，要不断深入研究，防范和化解容器的腐蚀应力产生。

参考文献：

[1]沈书乾,郭福平,李海三,齐洪洋,李程.化工压力容器腐蚀影响因素及防腐策略[J].石油化工设备,2017,(02):59-63.

[2]连静毅.论压力容器的应力腐蚀及防护策略[J].科技资讯,2012,(13):103.

[3]陈淑华.化工容器腐蚀与防护[J].科技创新导报,2012,(07):53.

[4]姜放,饶威.酸性环境中压力容器用钢及腐蚀防护新发展[J].天然气工业,2011,(01):118-121+24.

[5]任凌波.压力容器的应力腐蚀及其防护[J].辽宁化工,2012,(04):24-32.