殺菌鍋殺菌釜|探討幾種常見的壓力容器腐蝕現(xiàn)象

眾所周知，殺菌釜作為一種密閉的壓力容器，通常以不銹鋼或碳鋼為材質(zhì)制作而成。在我國，現(xiàn)存約230萬臺在役壓力容器，其中金屬銹蝕問題尤為突出，已成為影響壓力容器長期穩(wěn)定運行的主要障礙和失效模式。作為壓力容器的一種，殺菌釜的制造、使用、維護(hù)與檢驗等環(huán)節(jié)均不容忽視。由于腐蝕現(xiàn)象和機(jī)理錯綜復(fù)雜，受材料、環(huán)境因素及受力狀態(tài)等多重影響，金屬腐蝕的形態(tài)和特征各異。接下來，讓我們深入探討幾種常見的壓力容器腐蝕現(xiàn)象：

全面腐蝕（又稱為均勻腐蝕），這是一種由化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕引發(fā)的現(xiàn)象，腐蝕介質(zhì)能夠均勻抵達(dá)金屬表面的各部位，使得金屬成分和組織相對均勻的條件下，整個金屬表面以相近似的速度遭受腐蝕。對于不銹鋼壓力容器，在低PH值的腐蝕環(huán)境中，其鈍化膜可能因溶解而失去保護(hù)作用，進(jìn)而發(fā)生全面腐蝕。無論是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致的全面腐蝕，共同特點是腐蝕過程中難以在材料表面形成具有保護(hù)性的鈍化膜，腐蝕產(chǎn)物可能溶于介質(zhì)中，或形成疏松多孔的氧化皮，從而加劇了腐蝕進(jìn)程。全面腐蝕的危害不容小覷：首先，它會導(dǎo)致壓力容器承壓元件的承壓面積減少，可能引發(fā)穿孔泄漏，甚至因強(qiáng)度不足而破裂或報廢；其次，電化學(xué)全面腐蝕過程中往往伴隨H+的還原反應(yīng)，可能造成材料充氫氣，進(jìn)而引發(fā)氫脆等問題，這也是設(shè)備焊接維修時需要進(jìn)行消氫處理的原因。

點蝕是一種局部腐蝕現(xiàn)象，它始于金屬表面并向內(nèi)部擴(kuò)展，形成小孔狀腐蝕坑。在特定的環(huán)境介質(zhì)中，經(jīng)過一段時間后，金屬表面可能會出現(xiàn)個別蝕孔或麻點，這些蝕孔會隨著時間的推移不斷向深度發(fā)展。盡管初期金屬失重可能較小，但由于局部腐蝕速度極快，設(shè)備和管壁往往因此穿孔，從而導(dǎo)致突發(fā)事故。點蝕的檢查難度較大，因為蝕孔尺寸微小且常被腐蝕產(chǎn)物遮蓋，定量測量和比較點蝕程度頗為困難。因此，點蝕可被認(rèn)為是具有較高破壞性和隱患性的腐蝕形態(tài)之一。

晶間腐蝕是沿著或靠近晶粒邊界發(fā)生的局部腐蝕現(xiàn)象，其主要原因在于晶粒表面與內(nèi)部化學(xué)成分的差異，以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。盡管晶間腐蝕在宏觀上可能不顯山露水，但一旦發(fā)生，材料的強(qiáng)度幾乎瞬間喪失，往往導(dǎo)致設(shè)備毫無預(yù)警地突然破壞。更為嚴(yán)重的是，晶間腐蝕極易轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐?yīng)力腐蝕開裂，成為應(yīng)力腐蝕裂紋的策源地。

縫隙腐蝕則是在金屬表面上由于異物或結(jié)構(gòu)原因形成的狹窄縫隙（寬度通常在0.02-0.1mm之間）中發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。這些縫隙需足夠狹窄以維持液體流入并停滯，從而為縫隙腐蝕提供條件。在實際應(yīng)用中，法蘭連接面、螺母緊壓面、搭接面、焊縫未焊透、裂紋、表面氣孔、焊渣未清理以及沉積在金屬表面的積垢、雜質(zhì)等都可能構(gòu)成縫隙，引發(fā)縫隙腐蝕。這種局部腐蝕形式常見且具有極高的破壞性，能夠破壞機(jī)械連接的完整性和設(shè)備的密封性，導(dǎo)致設(shè)備運行故障甚至破壞性事故的發(fā)生。因此，對于縫隙腐蝕的防范與控制至關(guān)重要，需要定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和清理。

應(yīng)力腐蝕在所有容器總腐蝕類型中占據(jù)49%的比例，它以定向應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的協(xié)同作用為特征，引發(fā)脆性開裂現(xiàn)象。這種裂紋不僅可以沿晶界發(fā)展，還能穿越晶粒本身。隨著裂紋向金屬內(nèi)部深入發(fā)展，將導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅度下降，嚴(yán)重時甚至能使金屬設(shè)備在毫無預(yù)警的情況下突然損壞。因此，應(yīng)力腐蝕引起的開裂（SCC）具有突發(fā)性和強(qiáng)破壞性特點，一旦裂紋形成，其擴(kuò)展速度極快且在破壞前無顯著預(yù)兆，是一種危害極大的設(shè)備失效形式。

最后一種常見的腐蝕現(xiàn)象是疲勞腐蝕，它是指在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下，材料表面逐漸損傷直至破裂的過程。腐蝕與材料交替應(yīng)變的聯(lián)合效應(yīng)使得疲勞裂紋的萌生時間及循環(huán)周次明顯縮短，裂紋擴(kuò)展速度加快，從而導(dǎo)致金屬材料的疲勞極限大幅降低。這種現(xiàn)象不僅加速了設(shè)備的承壓元件早期失效，還使得按照疲勞準(zhǔn)則設(shè)計的壓力容器使用壽命遠(yuǎn)低于預(yù)期。在使用過程中，為防止不銹鋼壓力容器發(fā)生疲勞腐蝕等各類腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)采取如下措施：每6個月對殺菌釜、熱水罐等設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行徹底清洗；若水質(zhì)硬度偏高且設(shè)備使用頻率超過每天8小時，則每3個月進(jìn)行一次清洗。