摘要：不锈钢因耐腐蚀能力较强故而是化工领域中压力容器的最常用材料，但是由于在不同介质中存在不同的耐腐蚀表现，在中性介质、空气、水以及其他氧化性介质中具有较强稳定性的不锈钢在其他腐蚀性介质中也会出现腐蚀。化工压力容器因多与酸、碱等腐蚀性介质且环境具有压力大、温度高等特点，故而问题较为突出。基于此，本文从化工不锈钢压力容器腐蚀类型入手，分析腐蚀影响因素并探究有效预防方法，以期提升化工不锈钢压力容器使用寿命及使用安全性。

　　关键词：化工领域；不锈钢压力容器；腐蚀原因；对策分析

　　不锈钢具有工艺性能、力学性能优良且耐腐蚀性能较高的特点，因此成为热交换器以及移动式、固定式压力容器的常用材料。压力容器在化工领域应用范围较广，属于常用化工设备，且因为应用环境复杂，高温高压，因此极易出现腐蚀问题。腐蚀问题的发生不仅影响设备使用寿命，且会提升风险事件发生概率，给化工工程造成极大负面影响。相关工作人员必须对不锈钢压力容器腐蚀发生的原因进行详细分析，掌握不锈钢腐蚀发生的特点和规律，探究有效预防方法，降低腐蚀发生率，以此延长设备使用寿命，保证设备正常运行。

　　1化工不锈钢压力容器腐蚀类型

　　1.1晶间腐蚀

　　晶间腐蚀顾名思义，是晶粒之间出现腐蚀的现象，一般出现于焊缝、热影响区以及熔合线。不锈钢若发生晶间腐蚀强度将大幅下降，会沿晶界断裂的可能性提升。不锈钢保证其自身的抗腐蚀能力的前提是钢内含铬量在12%以上。但是在特定条件下，晶粒之间质量分数可能会低于12%，产生所谓的“贫铬区”，该区域内受到腐蚀性介质影响金属的抗腐蚀能力会显著下降，进而发生晶间腐蚀。对“贫铬区”形成原因进行分析，通常认为温度升高加快不锈钢晶粒内碳的扩散速度是最重要因素，一旦铬的扩散速度低于碳的扩散速度，就会造成碳在晶粒边界和铬化合，进而形成碳化铬化合物。铬的扩散速度并不快，因此晶粒边界参与碳化铬化合物反应的铬并不是来自晶粒内部，而是晶界附近，因为此时内部的铬并未向晶界扩散。这一碳化铬化合物的形成因吸收了晶界附近的铬，致使区域内含铬量大幅降低，在铬的质量分数低于12%时便会形成“贫铬区”。若铬碳化物以晶界为路线呈现网状沉淀，则“贫铬区”也会受此影响形成网状连接。“贫铬区”钝化能力降低，网状连接的“贫铬区”会在腐蚀介质作用下发生溶解，进而出现晶间腐蚀。

　　1.2化学及电化学腐蚀

　　化学腐蚀也叫干腐蚀，是不锈钢压力容器与电解质溶液出现反应破坏压力容器造成的腐蚀，反应过程中不存在电流。化学反应是金属外观原子接触到非电解质氧化剂后因氧化还原反应出现腐蚀产物的过程，一般发生于非电解质溶液中或者干燥环境下。

　　电化学腐蚀也叫湿腐蚀，是不锈钢压力容器与电解质溶液出现反应损坏压力容器的内部造成的腐蚀，反应过程中存在电流。电化学腐蚀以阳极反应、阴极反应为最基本的发生条件，且需要在不锈钢压力容器内部呈现回路。所谓阳极反应是不锈钢表面由于失去电子呈现离子状态，属于氧化过程；所谓阴极反应是不锈钢容器内部剩余电子被溶液吸收，金属电子离子流与介质离子流呈现回路，属于还原过程。

　　1.3应力腐蚀

　　应力腐蚀就是金属材料受到其他介质影响在拉应力作用下发生延迟裂纹的腐蚀现象。因此应力腐蚀发生的必要条件有三：其一，金属组织；其二，应力作用；其三，介质条件，缺一不可。应力腐蚀破坏度高，且腐蚀速度快，会在金属表面未发生明显变形，未出现腐蚀征兆的情况下突然发生，危害较大。但是当前并未有有效监测措施在设备生产使用过程中应用。应力腐蚀的出现不仅会出现在设备的应用过程中，也可能出现在设备生产制造时期以及使用之前，一旦发生裂纹将会快速扩展，与其他局部腐蚀类型相比破坏力更大、扩展速度更快。不锈钢压力容器发生应力腐蚀断裂的基本条件有以下几点：首先，材料因素，即敏感合金，即拥有一定组织结构及化学成分的不锈钢，在特定介质下可能出现应力腐蚀，但是需要注意的是，并不是所有不锈钢在任一条件下都会发生应力腐蚀。

　　其次，环境因素，即特定介质。对于敏感合金来说，特定腐蚀介质才会使其发生应力腐蚀断裂，与没有对所有介质都敏感的不锈钢一样，也并不存在能够造成所有不锈钢都发生应力腐蚀的介质。最后，力学因素，即静态的拉伸应力。若仅存在敏感合金和特定介质，若不发生静的拉伸应力，则不会出现应力腐蚀，更不会发生应力腐蚀开裂。

　　能够造成不锈钢发生应力腐蚀的介质较多，在实际工程中最常见的影响介质包括：含氯化物溶液或者氯化物溶液；氢氧化钾、氢氧化钠等水溶液；盐水、高压高温水、海洋性大气等；多硫酸；硝酸盐、湿硝酸；混合酸洗液；硫化氢水溶液；氟硅酸溶液、含氟离子水溶液、氯氟酸溶液；硫酸盐、亚硫酸盐。介质的来源广泛，且对不锈钢的影响程度也不尽相同，部分介质需要满足较为苛刻的条件才会使不锈钢发生应力腐蚀，而部分介质却会因微小变化就造成不锈钢发生应力腐蚀，特定离子，即溶液中部分杂质，危害度更高。相关工作人员必须予以充分重视。

　　2化工不锈钢压力容器腐蚀影响因素

　　2.1环境因素

　　酸、碱、盐具有一定腐蚀性的介质在化工工程中极为常见，压力容器在此环境下长期工作自然较易发生腐蚀。不锈钢对于介质腐蚀具有较高的抵抗力，但是若介质种类较为敏感，而介质的酸碱度、浓度以及含氧量等各项指标显著提升，超过不锈钢压力容器的耐受峰值，则腐蚀的发生就不可避免。环境对于不锈钢压力容器的腐蚀影响可分为五大方面：①工作环境。这一因素属于较为笼统的影响因素，工作环境的不同也会造成不锈钢压力容器耐腐蚀能力的不同，工作温度、环境酸性提升、pH值降低、压力增大、高温水环境等都会显著提升不锈钢压力容器腐蚀的发生率以及腐蚀速度。②压力。不锈钢压力容器承受压力的增加会加速气体在介质中的溶解，相关电化学反应加快，金属腐蚀自然加剧。③介质温度。介质温度越高，容器化学反应速率越高，甚至呈几何倍增长。这是因为，高温环境下介质对流更快，介质电阻更小，这些都为电化学腐蚀的发生提供了优势条件。④pH值，pH值的变化对于腐蚀发生速度的影响明显，腐蚀速率、介质溶解度、不锈钢腐蚀动力学性能都会由于pH值的变化发生改变。也有研究表明，以硫化氢为例，pH在4.5以下时，pH值越高，不锈钢腐蚀速率越低；而当pH值在4.5以上，8以下时，pH值越高，不锈钢腐蚀速度越快；当pH值达到8以上时，硫化氢便不会对不锈钢产生腐蚀作用。⑤介质流动速率，这一因素加以理解，介质流速越快，扩散范围越大、对流越明显，且高速流动的介质会冲击不锈钢表面的保护膜，加速脱落，发生腐蚀的概率提升、速度加快。不仅如此，介质流动也会形成湍流、空泡，不锈钢容器在此影响下会出现冲击磨损或者空泡腐蚀。

　　2.2材料特性

　　在影响容器腐蚀程度的诸多要素中，材料特性起到决定性作用，形象度最高，主要有以下几点表现：①容器材料内部的杂质含量以及其自身化学性质度会对电化学反应速度产生重要影响，若材料中含有惰性夹杂物，则金属腐蚀的速度将显著提升；②在容器制造过程中，金属会因为冲压作用、锻造冷却作用等出现形变，内应力增加，这一内应力将显著提升金属腐蚀速度，内部硫化氢的存在更是会使压力容器直接出现腐蚀断裂；③不锈钢材料表面的氧化状态以及晶型也会对腐蚀速率产生影响，晶粒越粗，晶间腐蚀发生率越高，而氧化膜的覆盖率则影响材料的耐腐蚀能力。在腐蚀作用下，不锈钢的晶间贫铬区可能发生晶间腐蚀，渗入至不锈钢内部后便会沿晶界断裂，极大降低材料强度。焊缝、热影响区以及熔合线是晶间腐蚀发生的高发区。④不锈钢内部的合金元素也会在很大程度上影响容器耐腐蚀能力，合金元素种类和含量的差异将影响腐蚀敏感性。有研究认为，铬、硼、铝、钛、铜、钒等金属元素属于有利元素，而硫、磷、镍、锰等金属元素属于不利元素。

　　2.3人为因素

　　人为因素是影响不锈钢应力容器腐蚀的重要影响因素之一，部分技术人员仅掌握压力容器的使用方法，但是对于容器的防腐工作则重视度不高，使容器直接暴露于危险环境中，发生腐蚀的概率自然提升。除此之外，部分工作人员未严格按照既定操作流程完成设备操作，操作不规范，也会增加腐蚀的发生概率、提升腐蚀速度，缩短压力容器使用寿命。

　　3化工不锈钢压力容器腐蚀处理措施

　　为最大程度降低不锈钢压力容器腐蚀发生率，相关工作人员必须重视防腐工作的开展，充分分析压力容器腐蚀发生的原因并进行针对性处理。人员需要从源头着想，充分考虑环境因素，选择合理的压力容器材料，使用先进的科学技术手段，严格落实各项防腐工作，同时注重压力容器的日常维护，适当使用缓蚀剂，为化工工作的顺利开展提供安全环境。具体可从以下几点完成不锈钢压力容器的腐蚀预防和处理。

　　3.1科学选择压力容器材料

　　压力容器的选择需注意四点：首先，压力容器必须要遵守国家相关规定进行科学材料选择，最大程度提升材料使用的安全性，为化工工程的顺利实施提供安全保障。其次，在压力容器设计过程中，需要充分考虑容器工作的环境条件及温度条件，分析可能出现腐蚀的原因，并通过防腐材料的选择最大程度提升容器抗腐蚀性，减少腐蚀问题的发生。再次，人员需考虑容器工作过程中介质的易燃性和毒性科学，选择安全材料。最后，材料的选择还要最大程度减少应力集中问题的发生，保证所选材料不存在表面的明显缝隙，这是因为金属表面缺口的出现会为介质的流入提供便利条件，提升腐蚀问题的发生概率。对于不锈钢压力容器来说，可使用低碳、超低碳不锈钢代替传统不锈钢，最大程度降低晶间腐蚀敏感性和材料强度，这是化工生产中预防不锈钢晶间腐蚀的较为常用方法之一。

　　3.2使用缓蚀剂

　　缓蚀剂是用以预防腐蚀发生、减缓腐蚀速率的常用化学物质，在不锈钢表面使用缓蚀剂能够在较大程度上降低压力容器腐蚀速度，促使容器在较长时间内保持力学性能，延长容器使用寿命。在部分金属中加入适量缓蚀剂甚至可以达到腐蚀率为零，因此，在金属的腐蚀预防工作中的使用极为常见。科学使用缓蚀剂是化工生产过程中常用技术手段，也是便捷度较高、效果较明显的选择，缓蚀剂的最主要作用原理就是对介质腐蚀反应予以一定干扰，在金属表面产生作用，使其发生正负极反应，降低腐蚀反应发生概率。不仅如此，吸附膜、氧化膜以及沉淀膜等的使用也能够从物理层面降低不锈钢压力容器腐蚀概率。吸附膜则是在金属表面吸附能够发生腐蚀的一系列介质，对不锈钢表面化学性质造成改变，以此防止发生腐蚀。而氧化膜的使用原理则是通过利用其自身的氧化剂，在金属表面发生作用过程中形成保护膜，促使不锈钢表面生成电子氧化，通过这一反应防止腐蚀的发生，降低腐蚀速度。沉淀膜则与以上两种不同，是通过分子相互作用在金属表面附着生成缓蚀剂分子，于阴极区覆盖，能够阻隔介质与不锈钢的接触，使二者不产生化学反应，腐蚀预防的作用较为明显。

　　3.3加强压力容器日常管理

　　重视对于不锈钢压力容器的日常管理和维护是降低腐蚀发生率的关键措施，化工生产企业需要制定一系列管理措施加强设备维护，人员则需要以管理措施为依照谨慎完成各项操作，定期对设备进行检查和取样，加强防腐蚀监测。防腐蚀监测设备也需要引进和更新，通过设备的有效使用及时了解压力容器状态及可能发生的腐蚀类型，并予以针对性预防。为提升防腐蚀技术，相关工作人员可以通过腐蚀在线监测仪的安装实时调节缓蚀剂注入量，预测腐蚀可能发生的原因并选择最佳药剂，最大程度提升防腐蚀效率，减缓腐蚀扩展速度。在过程中一旦发现问题必须予以及时解决。不仅如此，技术人员还需要不断提升对于压力容器设备的研究深度和了解程度，对腐蚀发生的原因有清晰了解，制定出针对性预防策略，延长压力容器使用寿命，提升化工工程进行的有序性和安全性。

　　3.4实行固溶处理和稳定化处理

　　钢材料在1100℃的条件下会在保温期结束后急速冷却，在1100℃条件下碳化铬将会被溶解，而急速冷却后便会产生镍铬合金，予以固溶处理将会避免“贫铬区”的形成。若含有不锈钢或者钛，则需要加热钢材料至870℃，这一环境温度能够对钢材料内部的铬碳化物予以充分溶解，且不会影响钛碳化物，在逐渐冷却后。碳的稳定化元素高于铬的亲和力。碳化铌、碳化钛将会优先出现，极大避免了碳化铬的出现，故而不会在钢材表面出现“贫铬区”，晶间腐蚀的问题将能够得到有效解决。

　　3.5焊接控制

　　在化工过程中还要注意不锈钢压力容器焊接质量的提升，在材料上可以选择母材含铬量更高的焊接材料。所有的防腐蚀措施都不能够保证100%避免腐蚀问题的发生，而处理不当不仅会影响焊缝组织结构，还将对母材组织形成破坏作用。而提升焊接质量予以焊接控制可以更进一步达到防腐蚀效果，主要表现在以下几点：①对焊缝接缝化学成分予以充分的优化，以此降低碳化铬的产生，人员可以在其中增加钛元素等稳定化元素，达到优化目的。②降低焊缝含碳量，这一方法同样能够减少铬碳化物的形成，避免发生晶间腐蚀。③提升冷却速度，这主要是针对应用范围较广的奥氏体不锈钢，此类不锈钢的含碳量低，因此淬硬问题发生率并不高，故而可以焊接期间使用铜垫板或浇水冷却等方法提升焊接冷却速度。这对于焊接工艺也有一定要求，人员需要使用短弧多道焊形式予以焊接。焊接工艺的优化能够在更大程度上降低晶间腐蚀发生率。除冷却方法、焊接工艺外，调整焊接顺序也是关键一步，能够减少因重复焊接造成的热循环作用，焊接效果更佳。④控制危险温度区停留时长，减少过热情况出现，加速冷却和焊接，焊接缝将产生一定热量，必然将对前一条焊接缝产生影响，因此与腐蚀介质会产生接触的焊缝一面最好最后进行，减少腐蚀问题发生的可能性，避免晶间腐蚀出现。⑤选择双相组织，于焊缝中增加铁素体形成元素可以将本来单相组织焊缝转变为双相组织。但是需要注意的是，人员一定要添加的铁素体含量予以严格控制，避免过度添加造成的焊缝脆化。一般情况下，焊缝金属中添加大约7%的铁素体能够达到最佳效果，不仅能够避免焊缝脆化，还可以降低晶间腐蚀发生率。3.6涂抹防腐涂料使用涂料防腐在腐蚀问题较为突出的设备中应用效果较佳，且在化工工程中已经得到了较为普遍地使用。防腐涂料一般包括植物油、浆液溶剂、合成树脂以及橡胶等，在不锈钢等金属表面涂抹能够形成保护膜。虽然这一方法无法完全隔绝金属和腐蚀介质，但是防腐涂料的涂抹依然能够加大介质扩散阻力，降低腐蚀电流，减缓腐蚀速度的效果较为理想。

　　4结语

　　不锈钢材料美观性强、耐蚀性高，因此在工业生产领域得到了较为广泛的应用，也成为了压力容器的最主要使用材料。但是，由于接触环境及相关介质的不同，也会威胁不锈钢材料的稳定性，发生腐蚀问题也并不罕见。因此，化工企业需要充分认识到防腐蚀作用的关键性，通过加强检查、利用多种防腐蚀技术加强设备管理，降低腐蚀发生概率，延长设备使用周期，提升安全性，为工业活动的顺利进行提供支撑。