论文部分内容阅读
摘 要：在化工行业发展的过程中，化工设备是化工设备日常维护的重要组成部分，是一项非常重要的任务，虽然相关人员会进行定期的维护，但仍会出现化工设备氢腐蚀的问题。化工设备的氢腐蚀是一个复杂的问题。化学设备氢腐蚀的原因有很多，如温度、压力、介质浓度等。氢腐蚀中氢的主要来源是内部氢和外部氢。内部氢是指焊接和电镀过程中吸收的氢，而外部氢主要是由化工设备在工作环境中吸收的，如氢。
关键词：化工设备;氢腐蚀;抑制措施
在化工产业中，化工设备氢腐蚀是一个发生几率很高的问题，如果不及时进行氢腐蚀问题处理，可能会产生很严重的影响，甚至会影响到整个化工产业的生产以及发展，因此对化工设备氢腐蚀现象进行深入研究并提出了抑制措施。
一、氢腐蚀类型
氢腐蚀现象会对冶金化工设备的各种性能都产生影响，而根据所产生的影响，冶金化工设备发生的氢腐蚀现象可以分为两种类型：一种是冶金化工设备材料受到高压高温的影响发生氢作用后自身的材料组织产生了一些化学性质的变化，导致冶金化工设备材料变质以及设备性能减退，并且这种变化是不可逆的。另一种类型是冶金化工设备材料自身并没有发生变化，而原子氢在冶金化工设备材料中发生了溶解现象并在溶解过程中发生了缓慢变形，导致了脆性作用的发生，但这种现象通过静置或者真空加热是可以恢复的。氢腐蚀形式可以简单的分为三种，第一种就是氢鼓包，产生氢鼓包的原因是因为氢分子进入到金属结构中，进行不断的渗透和扩散。由于氢分子在内部就会出现内部压力上升，然后让金属的表面出现鼓包的现象，这会给化工设备造成一定的破坏，氢鼓包的这种现象也不是在每种环境中都会产生的，但是在温度比较低或者是酸性的环境中是非常常见的。第二种氢腐蚀的类型就是氢脆。这种情况就是氢分子进入到金属物质中然后和一些裂纹发生一些作用，造成化工设备的延展性越来越差，很容易就会破碎。氢脆这种类型的氢腐蚀也是在温度低的环境中比较容易出现。最后一种氢腐蚀类型就是氢蚀。这种类型的氢腐蚀比较复杂，是因为氢原子进入到了金属内部然后和碳原子在高温高压下发生一系列的反应。这种氢腐蚀类型是最危险的一种，因化工设备在发生破裂之前不会有任何的预兆，而是突然性的发生破裂，会直接威胁到工作人员的人身安全。
二、化工设备氢腐蚀的因素
1.合金元素和杂质元素的影响。化工设备的材料是不同的，很多设备中具有的一些合金元素或者是杂质元素都会对设备的使用产生影响，一些元素还很容易形成脆弱的氢化物。例如，Nb、Ta、Ti，形成的氢化物会提高设备材料的脆性，延展性就会变得非常差，材料很容易断裂。
2.设备使用环境介质和工作状态的影响。外界环境对化工设备的影响也是非常大的，在不同环境中的化工设备使用的寿命也不同。在一些化工容器中的介质有很多都是含有氢的混合气体，而产生氢鼓包的情况一般都是有硫化氢，硫化氢是一种剧毒物质，没有颜色但是有很强的酸性。硫化氢能够和水进行很好的融合，然后形成一种弱酸物质，这种物质对化工设备的腐蚀作用非常强。氢气的破坏能让井下的管道发生断裂，然后就会发生一些爆破的情况，对井口会造成非常严重的破坏。还有一些化工生产过程是在高温高压下，或者是采用冶炼、热处理等工艺，都会让氢原子进入到钢材的内部，然后在高温高压下不断的聚集，对钢材造成很大的压力。
3.温度、压力和暴露时间的影响。温度过高，压力过大或者是暴露的时间过长都会加重化工设备的氢腐蚀，根据相关实验表明，当温度超过700度的时候就会很容易发生氢腐蚀。一般情况下，如果是在常温的情况是不会发生明显的氢腐蚀现象，但是化工产业的特殊性，经常都是在一些高温高压下，所以就很容易产生氢腐蚀。对压力的要求是，只有在1MPa的情况下才不会发生氢腐蚀，但是显然这种情况是不存在的，因为在这种情况下根本就没有办法进行任何的化工作业。
4.应力腐蚀断裂与氢脆的关系。应力腐蚀断裂和氢脆两种情况虽然有一些联系，但是两种情况的现象是不同的，氢气在高温高压的环境下开裂称为氢脆的同时也称为应力腐蚀断裂。其实简单的来说应力腐蚀断裂和氢脆这两种情况是同时产生的，所产生的效应是叠加的。如果化工设备发生了氢脆和应力腐蚀断裂都会造成设备的脆断，这样的情况是非常具有危险性的。
三、化工设备氢腐蚀的抑制策略
根据化工设备氢腐蚀的机理以及氢腐蚀的类型，从结构设计、应力、材料、化工设备工作环境几个方面选择抑制冶金化工设备氢腐蚀的措施。结构设计抑制主要是通过对结构设计进行改进来防止腐蚀介质的富集。除此之外，电化学保护、涂层以及缓蚀剂也都可以用于抑制冶金化工设备氢腐蚀现象。
1.环境抑制。氢鼓包现象产生环境的影响因素是最大的，是因为在腐蚀环境中存在硫化氢或者是一些氢化物，因此只要对这些毒介质进行清除就可以了。如果不能很好的清除就可以采用另外的方法，例如，可以选择一些比较特殊的钢材，可以选择镇静钢，也可以选择一些不锈钢，如果考虑经费的问题还可以添加塑料保护层，这些方法都能够在一定程度上抑制化工设备的氢腐蚀。
2.材料抑制。在选择材料的时候可以选择一些对氢脆不敏感的材料，可以选择Ni、Mo材料，然后在具体的操作过程中尽可能的减少氢的产生。还可以选择一些专门的抗氢腐蚀的钢材料。因为在抗氢腐蚀的钢材中含有一些物质能够形成比较稳定的碳物质，这样就能够很好的减少碳和氢发生反应。
3.压力抑制。对压力进行抑制可以通过降低拉伸应力的方式，这样就能够很好的降低应力腐蚀的敏感性，也能够在一定程度上降低氢脆和应力腐蚀断裂的叠加效应。例如，当对黄铜件进行冷加工处理的时候，就可以采用消除残余应力的方式，这样就能避免应力腐蚀断裂现象的出现。
4.结构设计抑制。想要抑制化工设备氢腐蚀的问题还可以通过改进结构的方式。改进结构能够防止一些腐蚀介质的集中，在改进过程中还可以用上一些缓蚀剂或者是涂层，这些都能够起到抑制腐蚀的作用。
结束语
总之，随着时代的不断发展，人们日常生活中的化工产品越來越多，化工产业也在不断的进步，但是在化工产业发展的过程中，发展情况变得越来越复杂。化工设备氢腐蚀现象越来越严重，化工企业应该充分的重视这个问题，并且积极采取一些解决措施，从而才能保证化工产业得到更好的发展。
参考文献
[1]王健，浅谈化工设备氢腐蚀研究分析及其抑制措施.2017.
[2]李炳华.探讨化工设备的管道氢腐蚀防腐控制措施.2017.
关键词：化工设备;氢腐蚀;抑制措施
在化工产业中，化工设备氢腐蚀是一个发生几率很高的问题，如果不及时进行氢腐蚀问题处理，可能会产生很严重的影响，甚至会影响到整个化工产业的生产以及发展，因此对化工设备氢腐蚀现象进行深入研究并提出了抑制措施。
一、氢腐蚀类型
氢腐蚀现象会对冶金化工设备的各种性能都产生影响，而根据所产生的影响，冶金化工设备发生的氢腐蚀现象可以分为两种类型：一种是冶金化工设备材料受到高压高温的影响发生氢作用后自身的材料组织产生了一些化学性质的变化，导致冶金化工设备材料变质以及设备性能减退，并且这种变化是不可逆的。另一种类型是冶金化工设备材料自身并没有发生变化，而原子氢在冶金化工设备材料中发生了溶解现象并在溶解过程中发生了缓慢变形，导致了脆性作用的发生，但这种现象通过静置或者真空加热是可以恢复的。氢腐蚀形式可以简单的分为三种，第一种就是氢鼓包，产生氢鼓包的原因是因为氢分子进入到金属结构中，进行不断的渗透和扩散。由于氢分子在内部就会出现内部压力上升，然后让金属的表面出现鼓包的现象，这会给化工设备造成一定的破坏，氢鼓包的这种现象也不是在每种环境中都会产生的，但是在温度比较低或者是酸性的环境中是非常常见的。第二种氢腐蚀的类型就是氢脆。这种情况就是氢分子进入到金属物质中然后和一些裂纹发生一些作用，造成化工设备的延展性越来越差，很容易就会破碎。氢脆这种类型的氢腐蚀也是在温度低的环境中比较容易出现。最后一种氢腐蚀类型就是氢蚀。这种类型的氢腐蚀比较复杂，是因为氢原子进入到了金属内部然后和碳原子在高温高压下发生一系列的反应。这种氢腐蚀类型是最危险的一种，因化工设备在发生破裂之前不会有任何的预兆，而是突然性的发生破裂，会直接威胁到工作人员的人身安全。
二、化工设备氢腐蚀的因素
1.合金元素和杂质元素的影响。化工设备的材料是不同的，很多设备中具有的一些合金元素或者是杂质元素都会对设备的使用产生影响，一些元素还很容易形成脆弱的氢化物。例如，Nb、Ta、Ti，形成的氢化物会提高设备材料的脆性，延展性就会变得非常差，材料很容易断裂。
2.设备使用环境介质和工作状态的影响。外界环境对化工设备的影响也是非常大的，在不同环境中的化工设备使用的寿命也不同。在一些化工容器中的介质有很多都是含有氢的混合气体，而产生氢鼓包的情况一般都是有硫化氢，硫化氢是一种剧毒物质，没有颜色但是有很强的酸性。硫化氢能够和水进行很好的融合，然后形成一种弱酸物质，这种物质对化工设备的腐蚀作用非常强。氢气的破坏能让井下的管道发生断裂，然后就会发生一些爆破的情况，对井口会造成非常严重的破坏。还有一些化工生产过程是在高温高压下，或者是采用冶炼、热处理等工艺，都会让氢原子进入到钢材的内部，然后在高温高压下不断的聚集，对钢材造成很大的压力。
3.温度、压力和暴露时间的影响。温度过高，压力过大或者是暴露的时间过长都会加重化工设备的氢腐蚀，根据相关实验表明，当温度超过700度的时候就会很容易发生氢腐蚀。一般情况下，如果是在常温的情况是不会发生明显的氢腐蚀现象，但是化工产业的特殊性，经常都是在一些高温高压下，所以就很容易产生氢腐蚀。对压力的要求是，只有在1MPa的情况下才不会发生氢腐蚀，但是显然这种情况是不存在的，因为在这种情况下根本就没有办法进行任何的化工作业。
4.应力腐蚀断裂与氢脆的关系。应力腐蚀断裂和氢脆两种情况虽然有一些联系，但是两种情况的现象是不同的，氢气在高温高压的环境下开裂称为氢脆的同时也称为应力腐蚀断裂。其实简单的来说应力腐蚀断裂和氢脆这两种情况是同时产生的，所产生的效应是叠加的。如果化工设备发生了氢脆和应力腐蚀断裂都会造成设备的脆断，这样的情况是非常具有危险性的。
三、化工设备氢腐蚀的抑制策略
根据化工设备氢腐蚀的机理以及氢腐蚀的类型，从结构设计、应力、材料、化工设备工作环境几个方面选择抑制冶金化工设备氢腐蚀的措施。结构设计抑制主要是通过对结构设计进行改进来防止腐蚀介质的富集。除此之外，电化学保护、涂层以及缓蚀剂也都可以用于抑制冶金化工设备氢腐蚀现象。
1.环境抑制。氢鼓包现象产生环境的影响因素是最大的，是因为在腐蚀环境中存在硫化氢或者是一些氢化物，因此只要对这些毒介质进行清除就可以了。如果不能很好的清除就可以采用另外的方法，例如，可以选择一些比较特殊的钢材，可以选择镇静钢，也可以选择一些不锈钢，如果考虑经费的问题还可以添加塑料保护层，这些方法都能够在一定程度上抑制化工设备的氢腐蚀。
2.材料抑制。在选择材料的时候可以选择一些对氢脆不敏感的材料，可以选择Ni、Mo材料，然后在具体的操作过程中尽可能的减少氢的产生。还可以选择一些专门的抗氢腐蚀的钢材料。因为在抗氢腐蚀的钢材中含有一些物质能够形成比较稳定的碳物质，这样就能够很好的减少碳和氢发生反应。
3.压力抑制。对压力进行抑制可以通过降低拉伸应力的方式，这样就能够很好的降低应力腐蚀的敏感性，也能够在一定程度上降低氢脆和应力腐蚀断裂的叠加效应。例如，当对黄铜件进行冷加工处理的时候，就可以采用消除残余应力的方式，这样就能避免应力腐蚀断裂现象的出现。
4.结构设计抑制。想要抑制化工设备氢腐蚀的问题还可以通过改进结构的方式。改进结构能够防止一些腐蚀介质的集中，在改进过程中还可以用上一些缓蚀剂或者是涂层，这些都能够起到抑制腐蚀的作用。
结束语
总之，随着时代的不断发展，人们日常生活中的化工产品越來越多，化工产业也在不断的进步，但是在化工产业发展的过程中，发展情况变得越来越复杂。化工设备氢腐蚀现象越来越严重，化工企业应该充分的重视这个问题，并且积极采取一些解决措施，从而才能保证化工产业得到更好的发展。
参考文献
[1]王健，浅谈化工设备氢腐蚀研究分析及其抑制措施.2017.
[2]李炳华.探讨化工设备的管道氢腐蚀防腐控制措施.2017.