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  • ?壓力容器內壁的腐蝕與保護!
    2021-01-14 11:26:34 作者:本網整理 來源:壓力容器人 分享至:

     容器腐蝕


    由于操作條件的不同,壓力容器將會產生諸如全面腐蝕、局部腐蝕等各種各樣的金屬腐蝕,嚴重影響其在實際工作中的安全狀態。

    金屬腐蝕會導致壓力容器的失效和破壞。甚至會引發爆炸事故,造成人員傷亡和財產損失。因此研究壓力容器在石油化工生產中的腐蝕和防護顯得尤為重要。

    腐蝕的種類及特點

    由于金屬腐蝕的現象與腐蝕機理是比較復雜的,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系的。

    根據腐蝕的歷程分類

    根據腐蝕過程的歷程特點,可將金屬腐蝕分為化學腐蝕與電化學腐蝕兩類。具體的金屬材料是按哪一種機理進行腐蝕,主要取決于金屬所接觸的介質種類。

    化學腐蝕

    化學腐蝕是指金屬表面與非電解質介質直接發生純化學反應而引起的破壞,其腐蝕的特點是在反應過程中沒有電流產生。化學腐蝕又分為:

    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

    溶液中的腐蝕金屬在不導電的液體中發生的腐蝕。

    電化學腐蝕

    電化學腐蝕是指金屬表面與電解質溶液發生電化學反應而引起的破壞,其腐蝕的特點在反應過程中有電流產生。電化學腐蝕服從電化學動力學的基本規律。

    電化學腐蝕是最普通、最常見的腐蝕形式。例如金屬在各種電解質溶液中的腐蝕,以及化工、冶金生產中金屬結構在絕大多數介質中的腐蝕均屬于電化學腐蝕。

    根據腐蝕的溫度分類

    金屬在相同的環境介質條件下,由于環境溫度不同,其腐蝕反應類型和腐蝕速度也大不相同,通常高溫環境能加速腐蝕的過程。根據腐蝕環境溫度,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,金屬與環境介質發生化學或電化學反應引起的破壞。常溫腐蝕到處可見,金屬在干燥的大氣中腐蝕是一種化學反應,金屬在潮濕大氣或常溫下的酸、堿、鹽等化工產品中的腐蝕,則是一種電化學反應的破壞(也可稱為濕腐蝕)。

    高溫腐蝕

    高溫腐蝕是指在高溫條件下,金屬與環境介質發生化學或電化學反應引起的破壞。通常,在腐蝕過程中把溫度超過100℃的腐蝕規定為高溫腐蝕范疇。如金屬在高溫下混合氣體中的腐蝕(也可稱為干腐蝕),液態金屬腐蝕,熔鹽腐蝕等都屬于高溫腐蝕。

    根據腐蝕的破壞式分類

    金屬腐蝕通常是從金屬表面開始的,然后逐漸往金屬內部發展使金屬的外形或內部結構遭到破壞。因此,根據金屬腐蝕破壞形態的基本特征,可將金屬腐蝕分為全面腐蝕、局部腐蝕和應力與環境介質共同作用下的腐蝕。

    全面腐蝕是指腐蝕作用遍布整個金屬表面上和連成一片的腐蝕破壞。根據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域,而表面的其他部分幾乎未被破壞。

    從腐蝕形態的性質上看,局部腐蝕比全面腐蝕有更大的危害性,而且更難以預測。這是由于無法或難以估計其腐蝕速度,常常引起設備、機器、工具等意外或過早的損壞,甚至造成災難性的事故。

    預防腐蝕

    根據壓力容器不同的用途和所處的介質、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

    從腐蝕角度保護金屬材料最簡單易行的方法是將材料與腐蝕環境隔離。例如有機涂料、無機物的搪瓷等涂覆金屬表面以使材料與腐蝕環境隔絕。

    大致有三種主要的阻擋層或復合阻擋層: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、無機涂層、有機涂層、金屬鍍層、復合涂層等。

    涂層防腐的優點工藝簡單,適應性廣,費用低,資源豐富,操作方便,金屬消耗少,適用于各種結構,缺點是維護周期短,維護勞動量大。

    電化學保護

    電化學保護防腐的優點是保護期適中,設備少而保護面積大,且效果很好,缺點是水線部位效果差,耗用一定電能(金屬),適用于水下保護。

    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,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,經過一段時間即得沉積鍍層。

    電鍍防腐的優點是保護周期長,維護工作量小,適用于面積不大及環境惡劣、維護困難的結構,缺點是工藝復雜,投資較大,要有專用設備。

    陽極保護

    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,從而保護金屬。具體實施時,可把準備保護的金屬器件作陽極,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間,這樣金屬器件就得到了保護。

    化學工業主要利用金屬或各種合金制作反應器和油罐。因此,陽極保護法在化工生產中的應用十分廣泛。

    陰極保護

    它是使金屬體陰極極化以保護其在電解質中免遭腐蝕的方法。若陰極電勢足夠負,金屬就可以不氧化(溶解),即達到完全的保護。陰極極化可用兩種辦法實現:

    a.外加電流法:在電解質中加入輔助電極,連接外電源正極,而將需要保護的金屬基體連接外電源負極,然后調節所施加的電流,使金屬達到保護所需的陰極電勢。更多的是用大功率恒電勢儀控制被保護金屬的電勢。

    b.犧牲陽極法:在金屬基體附加更活潑的金屬,在電解質中構成短路的原電池,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

    加入到一定介質中能明顯抑制金屬腐蝕的少量物質稱為緩蝕劑。緩蝕劑的防蝕機理可分為促進鈍化、形成沉淀膜、形成吸附膜等。

    鈍化促進型的緩蝕劑有鉻酸鹽、亞硝酸鹽,由于它們有強的氧化能力,促進鋼鐵材料鈍化。

    形成沉淀膜的典型緩蝕劑有聚磷酸鹽、聚硅酸鹽、有機磷酸鹽等,它們與腐蝕生成物或環境中存在的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是有機物,物理吸附或化學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境隔開。

    緩蝕劑防腐的優點是可以有效的降低甚至消除腐蝕,防止脆裂脆斷事故的發生,避免產品污染,防止傳熱損失,缺點是技術要求高且不成熟,缺乏規范性和可比性。

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