孙博

摘 要：压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。若压力容器出现腐蚀，那么将极易造成故障，并引发非常严重的后果，表现为：材料过度浪费、生产成本增加、风险升高、安全隐患增加。为此，企业应高度重视压力容器的腐蚀问题，对其影響因素加以全面分析，提出合理的控制措施。

关键词：压力容器；应力腐蚀；影响因素；控制措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.051

在工业生产中主要用到的设备为压力容器，并广泛应用于多个领域之中，包括：石油领域、化工领域、冶金领域、食品领域、制药领域、环境工程领域、能源领域、宇航工程领域、海洋开发领域等。应力腐蚀断裂指敏感金属或者合金在相应的施加的外应力、残余应力与相应的腐蚀介质的一同作用下，这就使得特殊断裂方式产生，这属于压力容器使用过程中出现的一种最危险损伤。所以，企业需要深入探究压力容器的应力腐蚀，采取相应措施保障压力容器的安全运行。

1 压力容器应力腐蚀的影响因素

1.1 力学因素

压力容器承受的拉应力包括负载应力与残余应力，其中残余应力有：（1）由于不合理的结构设计而出现应力集中，（2）因焊接而出现残余应力，（3）因金属冷加工变形而出现残余拉应力。一旦压力容器承受的拉应力高于临界应力，那么将会出现应力腐蚀断裂情况。

1.2 环境因素

金属或者合金的应力腐蚀断裂敏感性均会受到环境温度与介质中相关成分的浓度、pH值、溶解氧等的影响。当特征介质的浓度不断增加，那么则更容易出现应力腐蚀断裂。在多种工作环境中，压力容器具有多种应力腐蚀断裂的温度限制。若小于温度限制，那将不会出现腐蚀断裂，若高于临界温度，就会加快压力容器的腐蚀断裂。同时，应力腐蚀也在极大程度上受pH值的影响，造成这一情况出现的原因为：酸性溶液会让低碳钢的硝脆的速度加快，且水溶液呈酸性的硝酸盐类均能促使硝脆。对于不锈钢的应力腐蚀断裂，当pH值逐渐降低，那么应力腐蚀速度将不断加快。若压力容器所处的环境为热水和高温水之中，溶解氧将直接决定着应力腐蚀断裂。

1.3 冶金因素

冶金因素包含着金相组织、合金元素、夹杂物的偏析与含量、热处理等。首先，介绍合金元素的影响，在同一个腐蚀环境中，不同金属会出现与其相应的应力腐蚀敏感性，在不同的腐蚀环境中，同一种金属也会出现与其相应的应力腐蚀敏感性。在合金中金属的占比不同，那么其应力腐蚀敏感性也会存在不同。通过合理组合金属和腐蚀环境，可在极大程度上降低或者杜绝应力腐蚀出现的几率；其次，介绍金相组织的影响，对于奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢而言，在应力腐蚀方面，奥氏体不锈钢最为敏感，同奥氏体一起存在少数铁素体，能大大提升材料抗应力腐蚀性。最后，介绍夹杂物的偏析与含量的影响，合金材料中存在的夹杂物和偏析，将在一定程度上降低晶界的电位，使得应力腐蚀电池的阳极得以形成，场所对应力腐蚀的敏感性[1]。

2 简述压力容器腐蚀

现如今，市面上存在多种多样的压力容器，其结构与功能均存在较大的不同，但大多数属于金属材质。若压力容器长时间暴露于大气中，受到多种因素的影响极易造成腐蚀现象发生。加之，若压力容器处于气温过高、气温过低、压力较大等工作环境中，均会造成腐蚀发生。同时，当压力容器受到自然环境因素与操作条件的共同作用，将极易产生焊接劣化、老化、锈蚀、应力腐蚀、氢脆等现象，并严重影响压力容器的使用性能。金属腐蚀也在一定程度上受到大气环境的影响，若随着酸雨酸度的增大，金属腐蚀率将不断增高。此外，应力腐蚀断裂过程为：孕育阶段——裂纹扩展阶段——失稳断裂阶段，其中首孕育阶段指因腐蚀而造成裂纹或者蚀坑出现的阶段；裂纹扩展阶段指因裂纹源或者蚀坑处于最大应力值，即单位面积可以承受最大载荷。

结合腐蚀的作用机制，我们将压力容器的腐蚀划分成几类，具体指：化学性腐蚀具体指受到有机溶剂的影响，从而使得腐蚀反应、均匀腐蚀情况发生；电化学腐蚀中的阳极会出现腐蚀，而阴极则不会发生；机械性损耗指腐蚀反应、应力反应一起作用，将会产生十分严重的后果，有可能产生应力腐蚀破裂及冲蚀等。结合腐蚀的范围，我们将压力容器的应力腐蚀划分成全面腐蚀和局部腐蚀，其中全面腐蚀具体指所有表面出现腐蚀均匀情况，这就使得材料的表面厚度与强度大大降低，局部腐蚀指表面各个位置的腐蚀量、程度并不相同，且分布并不规则，虽金属的整体没有较大损失量，但存在较大的腐蚀深度，这种情况往往极易造成快速穿孔现象发生。

3 压力容器应力腐蚀的控制措施

3.1 合理选材

对于压力容器的具体制造过程，相关人员必须规范其制造材料，对材料的选择应重视对压力容器应力腐蚀危险的规范。结合压力容器的具体应用加以合理选材。若压力容器主要应用于高温工作环境中，在选材过程中应规范材料的强度和脆性条件，只有这样才能够让材料性能即使处于高温环境下仍拥有一定的稳定性。在控制压力容器应力腐蚀时，对于材料的选择应对压力容器的主材加以考量，且规范部分细小材料的选择，只有这样才能够将压力容器的整体防腐蚀能力进行提升。

3.2 设计合理的压力容器结构

在设计过程中，相关人员应做到：（1）焊缝需在一定程度上远离应力集中处；（2）结构不连续部分，需圆滑过渡；（3）杜绝选择刚性较大的结构；（4）杜绝选择不定结构。

3.3 制造合理

在对压力容器进行制造时，可选择热加工成型，这样能够杜绝残余应力的产生。如果必须选择冷加工成型，可应用喷丸、热处理等手段，对残余应力加以冷加工。结合实际需求，可选择整体发热、局部热处理，从而对应力加以消除；通过选择小规模焊接，可将输出热量大大减少，也可将焊接热循环加以一定程度的缩短，从而避免不锈钢制压力容器焊缝的晶间腐蚀。在焊接不锈钢与低合金高强度钢过程中，相关人员应选择烘烤过的低氢焊条，确保周围环境始终处于清洁干燥，这样能够避免水和水蒸气到达熔池，进而造成焊缝氢脆[2]。

3.4 改善环境

虽然我们不能够对工况环境加以改变，但可以采取相应手段改善环境，从而在一定程度上避免壓力容器出现应力腐蚀断裂情况。以下介绍两种改善环境的手段：（1）处理腐蚀介质，选择抗垢剂与缓蚀剂，从而对腐蚀进行抑制，将压力容器的抗腐蚀能力加以提高，借助将易造成腐蚀的有害成分加以脱出，从而对压力容器腐蚀断裂加以有效控制；（2）衬里防护，部分压力容器的介质的腐蚀性比较强，往往不容易找出适宜的耐热金属材料，材料价格可能高于相关部门的承受范

围，对于这一现象，可选择衬里的方式加以有效解决，一般而言，压力容器使用的衬里包括不锈钢、钛、橡胶、聚四氟乙烯、玻璃钢及搪玻璃等，相关人员需结合工作的压力与温度、容器内的介质特点等情况加以合理选择，当工作的压力与温度较高，最佳的选择为钛和不锈钢作为衬里防护。

3.5 开发耐蚀材料

对于压力容器，由于金属和合金材料在其中的占比比较大，这就使得腐蚀控制时，需进一步开发耐蚀材料，这就使得局部耐腐蚀、特殊环境中腐蚀问题得以大大提高。现阶段耐蚀非金属材料在压力容器中得以普遍应用，其耐蚀性较好，借助一定手段能够改进其机械性能，并在今后将逐渐替换钢材[3]。

3.6 电学保护

电化学保护属于防腐蚀技术的一种，具体指阴极保护和阳极保护。其中阴极保护指在金属表面通入充足的阴极电流，这样能够使金属溶解速度在极大程度上降低，这一保护手段最适宜应用在结构比较简单的压力容器与介质腐蚀性较小的环境中，在预防常规均匀性腐蚀、冲击腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀等方面可取得十分显然的效果。阳极保护指连接起外加直流电源的正极和被保护的金属构件，当金属构件处于电解质溶液中可获得较为稳定的钝态，这就使得其腐蚀的速度大大降低，阳极保护技术不适用于无钝态化特点的金属。

4 结论

综上所述，由于压力容器应力腐蚀严重威胁着设备的安全运行，所以企业需对这一方面加以高度重视。为此，企业需要全面分析压力容器应力腐蚀，对设计、制造、维护等环节加以严格管理与控制，从而将压力容器的使用寿命加以延长，杜绝安全事故出现，确保设备的安全运行，促进我国工业生产的良好发展。

参考文献：

[1]王帅.压力容器应力腐蚀发生因素及控制措施[J].中国高新区，

2017（20）：105.

[2]范晓勇，郭旭，陈鲁元等.压力容器的腐蚀及其控制措施[J].化工管理，2016（02）：179-180.

[3]杨洲，李明君，高磊.浅析压力容器应力腐蚀及其控制措施[J].石油化工设备，2007（S1）：41-43.