1、化工压力容器设计中对局部腐蚀的分析【摘 要】本文综合分析了化工压力容器局部腐蚀的几种主要形式，并依据其各自特性，分别提出了化工容器在设计中的各种防腐措施。 【关键词】化工压力容器；设计；局部腐蚀 一、化工压力容器腐蚀的危害 化工压力容器发生腐蚀之后不仅仅会影响设备的外观，而且会对内容产品造成污染，影响其质量及功效。一旦发生化工压力容器腐蚀，其内容物泄漏后，会对周围环境造成重大损害，破坏生态环境。化工压力容器腐蚀的发生具有时间的不确定性，往往突然发生，而当其发生之时往往会具有灾难性，造成不可估量的经济损失。 二、局部腐蚀分类 化工压力容器腐蚀一般意义上来讲可以分为两类：全面腐蚀、局部腐蚀。局部腐
2、蚀是指“金属表面局部区域的腐蚀破坏比其余表面大得多，从而形成坑洼、沟槽、分层、穿孔、破裂等破坏形态” 。从广义上讲，局部腐蚀含义广泛，它包括：应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、气蚀、电偶腐蚀、选择性腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀等。 三、压力容器的应力腐蚀（SCC）及其控制 （1）SCC 的基本特征。研究 SCC 的特征可以从宏观和微观两个方向分别入手：一是宏观特征，SCC 基本无可塑性变形；腐蚀部位具有局限性，并呈树枝状裂纹；主裂纹与导致裂纹的拉应力方向呈垂直状态；应力大小可影响裂纹和断口形态。二是微观特征，形式多样，可有穿晶、沿晶或混合型；其一般是由表面向内部逐步发展；腐蚀断面可有多种花纹
3、。（2）SCC 产生条件。一是 SCC 的产生必须具备一定拉应力。此拉应力主要来源于容器组装时期残留的拉应力，容器工作时所承受的热应力和工作应力，以及腐蚀发生后腐蚀产物膨胀所产生的应力。二是 SCC 的产生必须要有特定的介质。一些介质可以引起金属产生应力腐蚀断裂。介质条件可以随局部未知的浓缩变化而变化。三是不同材质的金属，对腐蚀的敏感性不同。一般情况下，纯金属比合金发生 SCC 的概率更小，不同组织具有不同敏感性，铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢不易“氯脆” 。 （3）设计中对 SCC 的控制。一是碱脆及其控制。锅炉钢易发生碱脆，再设计选用适当的碳钢，宜用含 C 约 0.20%的镇静钢，组装之时焊接
4、，并尽量降低装配残余应力。资料显示加入 Al、Ti（0.20.7%） 、Cr、稀土（0.2%）等可有效减弱 SCC。二是硝脆及其控制。硝脆一般发生于沿晶断裂，腐蚀电位在活化与钝化区间地带，含碳量和热处理可以影响 SCC敏感性。为了达到控制硝脆的目的，可以从选材和温度浓度两方面入手。选材时应尽量选取含 C 约 0.2%的镇静，尽量减少钢材中 S、P 等含量。尽量降低浓度和温度，提高 pH 值。三是氯脆及其控制。设计中要选择合适的材料，适当选材焊接完成后要及时进行热处理，及时进行喷丸等表面处理必要时加入适量的缓蚀剂。 四、压力容器的点蚀及控制 （1）压力容器的点蚀基本特征。金属在介质中表面上个别点
5、或微小区域内，出现蚀孔或麻点且随时间推移不断向纵深发展形成小孔状腐蚀坑。 （2）发生条件。容器内具有易钝化的金属，存在侵蚀性阴离子（例如 Cl-）与氧化剂。 （3）设计中对压力容器点蚀的控制。针对点蚀腐蚀，一般来讲加缓蚀剂为重要控制手段。缓蚀剂可以是无机缓蚀剂也可是有机缓蚀剂，可依据实际设计需要选取合适的缓蚀剂。选取含 Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗点蚀能力。 五、压力容器的晶间腐蚀和控制 主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在而产生。 （1）晶间腐蚀的特性。晶粒和晶界区的组织不同决定了其电化学性质不同。适当的环境下晶粒和晶界的差异才能显露出来。（2）控制措施。
6、一是采取用超低碳钢，降低 N、C、P 等含量；二是添加少量稳定化元素 Ti 或 Nb。 六、压力容器的氢致开裂及控制 （1）压力容器的氢致开裂特征。中低强度碳钢、低合金钢发生的概率比较高，外应力无直接联系。在低压氢气及中性水溶液中不会产生，形貌往往呈台阶状，走向与夹杂物有关。 （2）设计中对压力容器的氢致开裂的控制。增加铜的含量，以减少氢进入，将 S 含量控制在 0.003%以下，加入钙或稀土等。 七、缝隙腐蚀分析及其控制 （1）缝隙腐蚀特征。一是缝隙腐蚀具有发生的普遍性。所有金属都可能产生缝隙腐蚀，以不锈钢等钝化金属为最，缝隙腐蚀可由几乎所有腐蚀介质引起；二是阴极反应物在缝隙内外表面有浓度差；三是缝隙或沉积物加大了不锈钢发生点蚀的可能性。 （2）设计中对缝隙腐蚀的控制。尽量选择高 Cr、高 Mo 材质：铆接或螺栓更衣发生缝隙腐蚀，故应以焊接代替之；容器排空时应保证无溶液残留：做到容器表面平整圆润，减少外部物质的聚集；必要时采取电化学防护。 参 考 文 献 1魏安安，裴峻峰，刘雪东.我国在用化工容器安全现状及延寿技术进展J.化工机械.2005：32（6）：323 2压力容器安全技术监察规程（1999 年版）修改说明及条文解释M.中国劳动社会保障出版社，1999（10）
