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分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施

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  摘 要:冶金化工设备在具体应用过程中,经常会发生氢腐蚀现象,在实际生产过程中,如果没有采取合理的措施对氢腐蚀情况进行抑制,不仅会影响冶金化工生产,甚至会对整个行业的发展造成不良影响。可见,加强对冶金化工设备氢腐蚀的抑制措施的研究意义重大。
  关键词:冶金化工设备;氢腐蚀;安全生产;抑制措施
  冶金化工生产工作的正常进行需要冶金化工设备的支持,在实际生产过程中,不仅要加强对生产工艺的研究,而且要做好对设备设施的维护保养,确保其在生产过程中始终都能够保持在一个良好的状态,保证冶金行业生产的顺利进行,但是,从目前的实际情况来看,冶金化工设备在实际应用期间还是经常会出现氢腐蚀的情况,这会对生产工作的正常开展造成不利影响,因此,应当对抑制氢腐蚀现象进行分析,并加强其抑制措施。
  1 冶金设备出现的氢腐蚀类型
  冶金设备在具体生产过程中如果遭受氢腐蚀,其在实际生产过程中的各项性能都会受到影响。冶金化工设备遭受到的氢腐蚀可以分为以下两种类型:
  ①在实际生过程中,冶金化工设备材料在高温高压环境下受氢作用,材料的化学性质发生了显著改变,导致冶金化工设备的性能遭到影响,材料发生变质,这种影响对于冶金化工设备的影响较大,造成的影响通常都是不可逆的。
  ②冶金化工设备材料本身并未发生改变,原子氢在冶金化工设备材料中遭到了溶解,在该过程中,会逐渐变形,这将会引起脆性作用,该腐蚀性是可以恢复的,通常说可以通过静止放置,或者真空加热的方式使其材料恢复。
  冶金化工设备氢腐蚀形式如表1所示。
  2 导致冶金设备遭受氢腐蚀的因素
  冶金化工设备在实际运行过程中,导致其遭受腐蚀的因素有很多,常见的影响因素有应力腐蚀、压力、温度、杂质元素等。
  水溶液中如果出现应力腐蚀,若阴极析出的氢气对于腐蚀情况的发生起到了决定性作用,那么可以将这种破坏气看作为应力腐蚀,也可以看作是一种氢脆。高压高温氢气环境下,冶金化工设备中的构件在实际应用中出现了断裂情况,对于这种破坏,既是氢脆,也是应力腐蚀断裂。此外,温度、暴露时间、压力等各项因素,也会引起氢腐蚀情况的发生,会对冶金化工设备在具体生产过程中的性能造成一定影响。冶金化工设备遭受到的氢腐蚀主要由时间、材料、氢分压、温度等各项因素的综合影响造成的。压力作用取决于设备内混合气体的分压力,依据操作压力的大小。
  在众多导致冶金化工设备出现氢腐蚀现象的原因中,温度是其中影响最大的影响因素。如果温度足够高,此时,即使氢分压很低,也会引起较为严重的氢腐蚀现象。如果冶金化工设备材料中还有Ta、Nb、Zr等多种金属元素时,设备在应用前,容易因为化学反应,从而出现大量脆性氢化物,这将会导致冶金化工设备韧性与塑性下降、脆性上升等多项内容方面发生明显改变,会对冶金化工设备的性能造成较为严重的影响,由此可见,在所有冶金化工设备材料中,低合金材料的氢脆性对于氢腐蚀的影响最大。
  3 抑制冶金化工设备氢腐蚀的有效措施
  针对冶金化工设备发生的氢腐蚀情况,在实际抑制过程中可以从不同途径来进行,具体内容如表1所示。
  3.1 环境抑制氢腐蚀
  氢腐蚀过程中,氢鼓现象是受环境影响最大的一项因素,因此,在腐蚀环境中,会存在一定量的氢化物,或者硫化氢,这些化合物不仅会对冶金化工设备造成腐蚀,而且具有一定毒性,因此,在实际作业期间,要做好对这些化合物的清除工作,避免这些化合物对设备造成腐蚀。如果没有采取合理的方式对这些化合物进行清除,也可以通过其它方式进行处理。例如,选择一些特殊钢材,不锈钢就是一种不错的选择。在实际生产过程中,考虑到经济因素,可以通过添加塑料保护层的方式实现对钢材的合理保护,通过上述措施,冶金化工设备遭受到的氢腐蚀情况可以得到抑制,确保设备的性能始终都能够保持在一个良好的状态,完成相应的生产工作。
  3.2 压力抑制氢腐蚀
  压力抑制氢腐蚀在实际生产过程中可以通过降低拉伸应力方式实现,通过该处理方式,可以有效降低阳力腐蚀的具体敏感性,同时,也能够降低冶金化工设备中的氢脆和应力腐蚀断裂两者发生的叠加效应,避免(下转第184页)(上接第182页)发生严重的氢腐蚀现象。例如,采取冷加工处理的方对黄铜件进行处理,此时,可以对残余应力进行合理消除,从而避免冶金化工设备在运行期间发生应力腐蚀断裂,保证设备可以正常运行,能够完成相应的生产作业。
  3.3 材料抑制氢腐蚀
  冶金化工设备在材料选择时,一定要做好相应的分析工作,选材时,在条件允许的情况下,应当尽量选择一些对氢脆敏感性较低的材料,例如,比较常见的材料有Ni、Mo,完成对材料的选择后,在实际操作期间,应当尽量减少氢气的产生量,实现对氢腐蚀情况的合理控制。此外,也可以专门选择一些对氢腐蚀具有较强抵抗能力的钢材料,从而达到抑制氢腐蚀的作用。抗氢腐蚀钢材中具有化学性质稳定的碳物质,这种碳物质的存在,可以起到抑制碳和氢物质反应的发生,起到保护冶金化工设备的作用。
  3.4 结构设计抑制氢腐蚀
  针对冶金化工设备遭受的氢腐蚀的抑制,除了以上几种措施外,也可以通过改进冶金化工设备的结构方式实现。通过对结构的合理改进,可以有效避免冶金化工设备中的腐蚀介质集中,引发严重的氢腐蚀情况。在对冶金化工设备结构改造期间,可以适当的应用涂层或缓蚀剂,通过对这些方式的合理应用,都可以起到对冶金化工设备氢腐蚀现象的抑制作用。
  4 结束语
  近几年,我国冶金化工行业得到了快速发展,这也使冶金化工生产状况变得更加复杂,冶金产品的种类也变得更加多样化,因此,人们加強了对冶金化工设备在运行过程中的氢腐蚀现象抑制以及冶金化工设备具体应用寿命的重视。随着人们对氢腐蚀问题研究的不断深入,相信在不久的将来,冶金化工设备在实际生产过程中氢腐蚀将会被克服。
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