从专利技术方面谈提高压力容器耐腐蚀性技术的发展

【摘 要】防止压力容器腐蚀的保护措施领域，专利技术较多且涉及面广泛，如何结合各种防护手段更加经济环保有效的提高压力容器的耐腐蚀性能将是这一技术领域研究的重点课题。本文对如何提高压力容器防腐蚀保护措施的技术进行了相关的发展趋势分析。

【关键词】压力容器 防腐蚀

引言

压力容器是化工生产中广泛使用并很重要的特种设备，多在高温、高压、磨损或介质的腐蚀等不利条件下操作，防腐管理的好坏直接关系到压力容器能否长期安全运行，关系到生产能否正常进行和企业的经济效益。

1 提高压力容器防腐蚀保护措施的技术发展趋势分析

提高压力容器防腐蚀保护措施的专利技术主要集中在以下几个方面：力学结构防护；阴极保护和阳极保护；表面保护层；罐的材质选择；使用缓蚀剂；除水分以及其他一些技术来实现。超过50%以上的专利申请集中在表面保护层的防护上，其次分别是力学结构上的防护以及罐材质选择。

1.1 力学结构防护

力学结构的防护主要涉及压力容器的结构设计、消除应力热处理、焊接等制造安装时所需要进行的防护措施。例如采用双壁和保护壳的防护措施，设置保护壳以及凸出的缓冲部，提供缓冲力减小摩擦碰撞（CN102109088A）。类似的还有在钢内衬与集体的空隙间填充网状钢筋混凝土或网状钢筋沥青混合物（CN103423583A）（JP2001164589A）从而减小摩擦碰撞，以及设置底座减少冲击和摩擦（FR1258261A）。

另一种常见方法则是避免形成缝隙和形成积液的死区，例如中国专利（CN1558136A） 提及压缩天然气CNG储藏在金属制的储气井中，其在储气井筒内加入润滑油或液压油，使其覆盖井底的积液表面在积液与天然气之间形成隔层。又如无缝气瓶中安装有内部排污装置（CN202048355U）可随时排出瓶内的残液，有效防止残液中的硫化氢对瓶体产生的应力腐蚀。国内外还有一定数量的文献是涉及到如何设计管道，罐体接口等利于排放残渣残液从而减少腐蚀机会的技术内容。

关于减少缝隙产生部分，前苏联专利文献（SU1038690A1）公开了一种在焊缝线旁边设置防腐蚀金属卷边，而中国专利文献（CN202691580U）则采用对接式连接结构，通过满焊焊接这种连接结构，克服搭接焊式结构的焊接缝隙。

1.2 阴极防护

采用阴极防护防止应力腐蚀包括大体分为两种，一种为外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。外加电流阴极保护原理为导电的介质中将设备的金属连接到直流电源的负极上，通以电流，进行阴极极化。而这种方法也被经常用于压力容器的防腐蚀处理上。阳极保护的原理和阴极保护的原理相对应，通过牺牲阳电极的方式保护了容器本体。

外加电流阴极保护的技术较常见（FR2726889A）。而牺牲阳极保护的技术国内采用的较多。如中国专利文献（CN201568725U）中提及到的采用喷涂锌铝合金复合层不仅起到涂层覆盖隔离的作用，同时当涂层有孔隙或局部损坏时，其涂层成为阳极，钢铁基体成为阴极，复合涂层中锌、铝等元素通过自身的牺牲阳极产生的保护电流保护罐本体不发生渗氢现象。另外防腐环、阳极球等也是一种阳极保护措施CN2674254Y）。

1.3 表面保护层防护

涂层是常见的表面保护层防护手段，早在1960年代就出现了在罐体内表面涂覆抗腐蚀层的技术文献（如GB1204183A）。而经过近50年的发展，申请人对涂层的种类及涂覆方法都有着不同的改进。而这些文献公开了表面保护层材质如镍，铂、锌、铝、金、氮化钛、硼化钛、聚四氟乙烯、环氧霉沥青、聚乙烯、聚丙烯、石墨、聚醚、环氧树脂、二环戊二烯聚合物等多种类的保护膜。在材质的选择上，虽然聚丙烯，聚乙烯等是本领域常见的涂层材质选择，但美国专利文献（US5928743A）采用一种内部转动覆膜方法，材质从全氟烷氧基树脂，乙烯和三氟乙烯的共聚物、乙烯和四氟乙烯共聚物中选择，比起聚乙烯或是聚丙烯的涂层减少了罐体的侵蚀更加洁净。另外欧洲专利申请（EP1382549A）背景技术指出由于高纯度的腐蚀性或反应性气体可能会穿透常见的涂在气体钢瓶内壁的聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯的涂层进而腐蚀金属表面，因此采用了包括一种或更多聚（芳基醚）聚合物的有机涂层减轻腐蚀。由于每种腐蚀介质和金属表面都有不同的特性，寻找并选择合适的材料作为表面保护层将金属表面和腐蚀介质分开也是申请人所重点关注的内容。

1.4 罐的材质选择

当设计制造压力容器时，需要合理选用材料，避免使用对应力腐蚀敏感的金属材料造成其化学反应。奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢的应力腐蚀特征都是不一样的，要根据不同的腐蚀介质来进行选择。另外选择内胆材质尤为关键。F17C1/10分类号下面第一篇申请文件就涉及到如何选材（NL6504544A）。其具有内外罐，外观采用钢或卤素钢的材质，但为了提高其防腐蚀性能，其内表面选用自玻璃、陶瓷、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯等耐腐蚀性的材质。采用橡皮内胆也是液化气瓶隔离液化气和钢瓶的常见的技术手段。

容器的零部件如罐喷头材质也可从金属替换为合成树脂（DE2659112A1），或是罐壳体和阀嘴都是通过锌-镍合金钢板整体成型而制（JP2007232024A），又或是长管拖车中多个空心体、多个阀门以及多根用于充气和/或放气的管线）是适当地用耐分子氟的材料制成，阀门可以例如由蒙乃尔合金、不锈钢、铜（并且优选镍）制成，阀门还可以由铝/硅/青铜合金，由黄铜或由不锈钢制成（CN103068724 A）。对容器内表面进行抛光也是常见的阻止污染物的存在或滞留的手段。

1.5 缓蚀剂和其他防护

对于提高压力容器防腐蚀性能的保护措施并不局限于上述几种类型，在国内外一些专利文献中还出现了一些文献类较少的技术手段。例如干燥气瓶，采用具有干燥剂的密封件（ATA331586A）等。为了经济效益考虑，比起涂层或是选择昂贵的防腐蚀金属材料，加入缓蚀剂也是一种压力容器领域防腐蚀的防护措施（NO793947A）。

近年来的通过计算器控制手段，定时排污或是实时监控控制容器内部气体压力、温度、水分、密度等参数，减少容器腐蚀，保证储存的安全性也是申请人所新涉及到的防护措施。

总结

在防止压力容器腐蚀的保护措施领域，专利技术较多且涉及面广泛，从上述分析中不难看出，各种防护都有自己的优缺点，并且大量的专利采用了不止一种的防护手段，从长远角度来讲，在现有的基础上，如何结合各种防护手段更加经济环保有效的提高压力容器的耐腐蚀性能将是这一技术领域研究的重点课题。我国的压力容器耐腐蚀保护措施的技术申请量相对国外较少，且研究深度以及创造性的高度都尚未达到一定规模，由于专利本身的时效性以及专利技术的不断更新，压力容器应用的领域仍然在逐步扩大，我国专利的发展还应当继续保持对该相关技术研发的高度重视，借鉴其他国家前沿技术的同时尽可能地开发具有自主知识产权的技术，并建立起有效的专利保护体系。

参考文献

[1]连静毅.工业技术，2012年第13期，论压力容器的应力腐蚀及防护策略，第103页.