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?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)過程中沒有電流產(chǎn)生?;瘜W(xué)腐蝕又分為:

a氣體腐蝕:金屬在干燥空氣中(表面沒有濕氣冷凝)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)過程中有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕服從電化學(xué)動力學(xué)的基本規(guī)律。

電化學(xué)腐蝕是最普通、最常見的腐蝕形式。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,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,在腐蝕過程中把溫度超過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。這是由于無法或難以估計(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)等過程。電解時(shí),將金屬制件作為陰極,所鍍金屬作為陽極,浸入含有鍍層成分的電解液中,并通入直流電,經(jīng)過一段時(shí)間即得沉積鍍層。

電鍍防腐的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)周期長,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。

陽極保護(hù)

它是指用陽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)的金屬器件作陽極,以石墨為陰極,通入大小—定的電流密度,并使陽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。更多的是用大功率恒電勢儀控制被保護(hù)金屬的電勢。

b.犧牲陽極法: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。

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。