石化設備常見腐蝕與防腐

　　摘 要：腐蝕嚴重危害著石化生產的正常運行，防腐越來越被人們所重視，文章對石化設備產生腐蝕的主要原因以及規律作了詳細分析，并根據實際工作經驗介紹了一些石化設備的防腐蝕方法和措施。
　　關鍵詞：石化設備 腐蝕 防腐蝕
　　中圖分類號：F270.7 文獻標識碼：A
　　文章編號：1004-4914（2011）04-259-02
　　
　　一、研究石化設備常見腐蝕與防腐的意義
　　腐蝕是指石化設備在接觸介質(大氣、水或含有酸、堿、鹽的溶液等)的化學或電化學的作用下及機械的物理等作用下發生形狀、尺寸以及性狀等變化而引起的破壞，這種破壞在石化生產中是普遍存在的。腐蝕使得正常的生產無法進行，影響新技術的發展，使設備的使用壽命大大縮短。更為嚴重的是腐蝕還會使設備及管道的“跑、冒、滴、漏”機會增加，輕者造成原料及成品的大量損失，影響產品質量，污染環境，重者還可能會因腐蝕引起的設備爆炸、火災等重大事故，從而造成更大的損失。前不久有關部門對壓力容器的事故作了初步統計，結果表明：由于腐蝕而引發的爆炸事故占生產事故的70%左右。所以，我們要充分了解石化設備腐蝕的規律性，在此基礎上對結構材料作出正確選擇，并針對不同的材料采取相應的、有效的防腐蝕措施，這樣才能保證石化生產的正常運行。
　　二、石化設備腐蝕原因及規律
　　1.石化生產過程中存在并產生許多腐蝕性的介質，如酸、堿、鹽、水、氧等，這是產生腐蝕的最主要原因。如，氯堿行業一直是化學工業中腐蝕問題最為嚴重的，因為電解食鹽溶液生產燒堿、氫氣、氯氣和氯產品的氯堿工業的企業氯堿所處理的原料，中間產品及成品或半成品，都有強烈的腐蝕性。在電解過程中，由于輸入了大量的電流，還會產生特有的雜散電流腐蝕等。介質的種類、化學成分、濃度、pH值、雜質、水分和含氧量都是造成腐蝕的外在原因。介質流動速度愈快，愈易腐蝕，因為介質在流動過程中會沖刷保護膜，產生旋渦、湍流、空泡，引起嚴重的沖擊磨損和空泡腐蝕。
　　2.石化設備自身的問題導致腐蝕。
　　（1）設備結構設計不合理。制造加工質量不高，焊接殘余應力的存在，設備受外力或殘余應力愈大，腐蝕越快。設備材料在腐蝕和拉應力的同時作用下，首先在薄弱區產生裂縫，進而向縱深發展，產生破裂，稱為應力腐蝕破裂。如果設備選用堆焊硬質合金及鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等，很容易出現應力腐蝕破裂，而且其裂紋一般是徑向發散型的，可以是一條或多條。這些裂縫溝通了整個密封端面，加速了端面的磨損，使泄漏量增加。根據斷裂力學的觀念，材料內部原始裂紋尖端的應力場強因子K1=yσ1a(y—系數)。在開始時由于應力σ1小于臨界應力σc，a小于臨界裂紋σc，所以腐蝕作用時，由于原始裂紋a的腐蝕擴展，導致K1的增大。當經過一段時間后a=σc及K1=K1c時，斷裂就發生了，只有當原始裂紋a足夠小，以致于K1＜K1c(應力腐蝕破裂)時，材料才不會發生應力腐蝕破裂。設備應力的產生一方面是在加工過程中形成的，如冷加工的變形應力，熱加工的組織應力；另一方面在運轉中對于承受壓力或旋轉的部件也會使之產生應力。這些應力的作用結果引起設備內部的扭曲，形成腐蝕，所以，設備結構的形狀突變處，如開口、縫隙或死角等位置，腐蝕較快。
　　（2）選材不當，如果設備表面接觸腐蝕介質，而設備本身又不耐腐蝕，就會產生表面腐蝕，表面越粗糙，越易腐蝕，其現象是泄漏、早期磨損、破壞、發聲等。表面均勻腐蝕有成膜和無膜兩種形態，無膜的腐蝕很危險，腐蝕過程以一定的速度進行，這主要是選材錯誤造成的。成膜的腐蝕，其鈍化膜通常具有保護作用的特性，但有些設備所用的材料，如不銹鋼、鈷、鉻合金等其表面的鈍化膜在端面摩擦中容易被破壞，在缺氧條件下新膜很難生成，使電偶腐蝕加劇。
　　3.缺乏防腐措施或施工質量低劣等，都為腐蝕破壞提供了環境。環境不同，選材不同，在設備的生產過程中往往不能做到兼顧選材和環境腐蝕的一致性，溫度、濃度、壓力不同，選材不同、腐蝕情況各異，而且施工過程中把關不嚴、施工質量低劣，腐蝕問題不可避免。
　　4.操作中的超溫、超壓，設備管理不完善，思想不重視，也是產生腐蝕破壞的原因之一。通常情況下，介質的溫度越高，壓力越高，腐蝕越快，因為腐蝕是一種化學反應，每升溫10℃，腐蝕速度增加1~3倍。溫度升高，擴散速度增大，同時電解液電阻下蝕降，所以使腐蝕電池的反應加快。如果設備端面摩擦劇烈，比壓過大，表面光潔度低或者冷卻不夠以及表面潤滑不好，則設備在運行過程中產生的摩擦熱會加速腐蝕的進行。另外，生產過程中，施工人員思想不重視，設備管理不完善也導致了腐蝕問題的產生。
　　三、石化設備防腐的措施
　　石化設備防腐的措施主要是材料選擇、防護涂層、設備結構優化以及環境處理等等。
　　1.材料的合理選用。材料是決定腐蝕速度的關鍵因素。選擇材料首先要考慮材料本身的耐蝕性能，耐腐蝕材料包括金屬材料和非金屬材料。非金屬材料多用作黑色金屬的防腐措施。普通碳鋼是目前國內外應用最多的金屬材料，主要缺點是耐蝕性能不好，必須采取涂層防護，以延長設備的使用壽命。還有玻璃鋼、合金鋼、低合金鋼、鋁合金等設備新材料。耐腐蝕金屬材料的選擇必須考慮介質的性質、溫度和壓力；必須考慮設備的類型與結構，必須考慮產品的要求；必須考慮材料的價格與來源。
　　2.通過表面涂層來防腐蝕。在設備表面涂漆能達到良好的防腐目的，是最常見的一種防腐蝕方法。涂層防護一般不改變設備的結構和強度，僅在外部涂裝防護層，使設備與周圍介質隔離而免遭腐蝕。目前使用的防腐漆料大多鄰苯二甲酸樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇縮丁醛+磷酸等油料涂漆。通過表面涂層來防腐蝕首先要充分了解涂漆對象的材質、表面狀態、形狀、施工環境及使用情況等，并結合漆膜的漆刷能力、機械性質、防銹能力、漆膜的老化等因素合理選擇材料。
　　給設備做金屬覆蓋層也是表面涂層的一種。用耐腐蝕性好的金屬覆蓋結構材料表面，在覆蓋這層材料時一般采用塞焊及點焊襯里、帶狀襯里焊接即將覆蓋金屬切長方形焊接在母材上、金屬復合法，主要有：壓延、爆炸復合、鑄造、堆焊等；用電位比母材低的金屬覆蓋表面，以其作為犧牲陽極，也可以達到很好的防腐效果。
　　3.優化設備結構防腐。進行設備的結構設計時應應遵守等厚度或逐漸過渡原則，盡量設法使局部應力和熱應力降低，避免存在高應力區。結構設計還要使設備在使用過程中減少腐蝕介質的停滯、熱負荷分配的不均勻、蒸汽的冷凝和腐蝕產物的積存等問題。
　　4.通過環境處理降低腐蝕。通常的做法是，在腐蝕環境中添加適量緩蝕劑在金屬表面做成保護膜，來抑制金屬腐蝕的速度而取得一定防腐蝕效果。如加入鉻酸鹽、鉬酸鹽、亞硝酸鹽可在金屬表面形成氧化膜，加入聚合磷酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽、硫基苯并噻唑、苯并三唑可使金屬表面形成沉淀保護膜。加入胺類表面活性劑可使金屬表面形成吸附保護膜等。
　　在某些工藝煉制過程中，為避免產生腐蝕性的酸性氣體，可前置脫鹽、脫鹽、脫氣裝置等。脫除溶解在水中的氧為防止中性水所引起的碳鋼腐蝕；在輸送二氧化碳、硫化氫、氯化物等介質時，前置脫水裝置，除去水分為防止室內大氣的腐蝕，使金屬表面經常保持在露點以上。另外，對裝置內部的腐蝕、將水分控制在一定指標以下。
　　四、結束語
　　腐蝕的破壞是石化生產中的一個很重要的問題，在設備的生產設計、使用操作以及管理維修等方面不斷地總結經驗，采用有效而又經濟的防腐措施來降低危險、提高生產效率是我們的當務之急。
　　
　　參考文獻：
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　　4.王敏.石化設備防腐方法淺析.2002.下載中心http.//www.studa.net
　　（作者單位：大慶中藍石化有限公司 黑龍江大慶 163713）
　　（責編：若佳）