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反应釜安全风险控制腐蚀与预防措施

反应釜在精细化工生产中是最为常见的设备，由于反应釜选材不当、操

作不当、设备故障等原因造成的安全生产事故也时有发生，其中设备腐蚀造

成的危害最为突出。腐蚀主要与设备选材与工况环境有着密切的关系，反应

釜常用的材料有碳锰钢、不锈钢、合金钢和复合材料。受工况环境的限制，

工况条件苛刻的反应釜以碳锰钢、不锈钢和搪玻璃最为常见，其他衬瓷板、

衬PE以及防腐涂层的设备常用于常压及弱酸性腐蚀环境中。这里重点讨论碳

锰钢、不锈钢和搪玻璃三种材质设备的腐蚀及预防措施。

一、碳锰钢

1.孔腐蚀

1.1孔腐蚀原因：孔蚀是在金属上产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态，

也是破坏性和安全隐患最大的腐蚀形态之一．它是一种局部的和剧烈的腐蚀

形态，在局部形成一个或一些小孔，一般孔径小于孔深，由于小孔向纵深发

展因而易使金属穿孔。小孔腐蚀是一种独特类型的阳极反应过程，属于一种

自腐蚀—酸化过程，即在腐蚀孔的内部因为腐蚀发生而形成的环境既能促进

又能保持腐蚀进程的不断深入。

对于反应釜上部气相部位的金属表面，介质是以气液二态形式共存的，

即附着在金属表面上有液滴和气态的介质，它们的流动性相对较差，其中液

滴更容易粘附．液滴中的高浓度腐蚀介质使金属表面的钝化膜遭到破坏．在

其遭到破坏的区域，金属表面与液滴中活性离子接触形成腐蚀的起始点，即

形成初始腐蚀坑，随着时间的推延，逐渐形成腐蚀状况．当pH值增高时，

出现高度局部孔蚀(呈加速趋势)，它是阳极反应的一种独特形态，是一种自催

化过程，在蚀孔内腐蚀过程产生的条件既促进又足以维持蚀孔的活性．

在氯离子介质环境中，蚀孔内高浓度的氯化物水解，其结果会产生高

浓度的氢离子．这两种离子都足以促进大多数金属和合金的溶解，微小钝化

膜破损暴露的金属表面成为阳极，未破损处成为阴极，阳极电流高度集中，

使腐蚀迅速向内发展形成蚀孔，通过自身的促进作用，蚀孔快速生长．因此，

介质易滞留的部位是孔蚀的多发区．对于上部的气相空间，因为其视镜和人

孔部位等接管本身拥有一定的非流通空间，孔蚀多发于此。氢离子和氯离子

可以在此处有较长时间的滞留，从而产生剧烈的孔蚀．随着蚀孔的加深，其

介质浓度越来越高，滞留时间越长，腐蚀速率也越快．

1.2孔蚀预防措施

1)应充分考虑反应釜设计上的结构合理性及其选材适用性。在结构上，

应尽量减少易滞留腐蚀介质的空间，同时增加介质的流动性．特别是水平面

上的封闭式接管，如人孔等，这些管孔尽量设计在垂直的表面上．深入反应

釜内的接管部分容易形成流通死角，介质相对静止，介质蒸气里在上封头冷

凝形成液滴倒挂在容器壁上，形成了一个局部腐蚀环境，液滴中活性离子在

此表面附着，形成了一个孔蚀起始点，之后孔蚀逐渐发展．

2)在各金属的连接处，应加工得更光滑圆润些，如情况允许，可经钝化

处理，从而使得致密的钝化膜能更有效地防止腐蚀．

3)在结构设计上避免夹套和内筒体积液，夹套最低处设施排水口，在设

备停用时排尽循环水。

2.应力腐蚀开裂

2.1应力腐蚀开裂的原因

材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的开裂称为应力腐蚀

开裂，这是应力与腐蚀联合作用的结果。应力产生有两种情况，一种是反应

釜封头在冲压成型的过程中，由于冷加会形成不均匀的塑性变形，从而产生

冷加工残余应力．内表面受拉，外表面受压．加工硬化使材料塑性降低，而

此时的残余应力将对封头的脆断倾向、疲劳寿命及应力腐蚀开裂产生较大的

影响，尤其是对奥氏体不锈钢，还将使其耐晶间腐蚀的性能降低．另一种是

焊接应力，焊管焊接应力按其产生原因可分为温度应力、相变应力和残余应

力。

温度应力：就高频直缝焊管而言，温度应力包括纵向温度应力与横向温

度应力两类。

(1)纵向温度应力：又称纵向热应力，与焊缝方向平行，是由管体焊接时

受热不均和焊后冷却不均引起的，故焊管纵向热应力有两种表现形态，一是

焊接热应力，二是冷却热应力。

(2)横向温度应力。在焊缝冷却过程中，还要受横向温度应力作用，其方

向与焊缝垂直，当焊缝部位急速冷却时，必然欲横向收缩，可是，母材以及

成型横向残余应力必然会阻止这种收缩，因而焊缝部位就受到横向拉应力作

用，焊缝附近部位则受到横向压应力作用。作为例证，我们可以将焊管沿焊

缝熔合线切开，则立刻可见部位的缝隙陡增。