化工設備防腐需關注的幾個問題

賴曉敏 楊昆山

摘要：腐蝕嚴重危害著化工生產的正常運行，防腐越來越被人們所重視，化工設備的防腐是一個系統工程，文章介紹了幾種常見的金屬防腐方法，重點介紹應用最廣泛的保護層法。

關鍵詞：金屬防腐；涂層；節能

設備是化工生產的基礎，化工單元操作都要依靠精良的設備來實現，因化工過程幾乎離不開升溫、降溫，且很多反應都是密閉進行的（需要保持一定的壓力或者真空），而各種化工原料大都具有一定的腐蝕性，因此制造化工設備的材料要求耐腐蝕、強度高、延展性好。金屬材料依其具有較高的強度和良好的延展性使之成為制造化工設備的首選，因此，研究化工設備的防腐主要是研究金屬的防腐。在選材方面，要求所選擇的防腐涂層對化工設備的熱傳導能力影響要小，且不能影響化工設備的強度。

在當今時代，隨著行業競爭及制造業的不斷發展，要求生產過程不僅節約能源、材料，提高資源利用率，而且對環境的負面影響要小。化工設備以其廣泛的應用成為節約能源的一個重點，而對化工設備的腐蝕防護則是提高設備利用率、節約成本最直接且最見效的途徑，因此,化工設備的防腐成為目前越來越熱的一個系統工程。

化工設備的防腐主要考慮兩個方面：首先，選材要合理。因為耐蝕材料都具有一定的局限性，一定要根據使用的工況選擇合適、經濟的材料；其次，結構設計和制作工藝方面一定要科學合理，避免由于結構原因造成自然的電化學腐蝕。從經濟的角度出發，化工設備多采用碳鋼材質，然后根據使用工況進行科學的防腐處理。

1 金屬防腐的方法

一般來說，金屬防腐的方法大體有4 種。最常見的方法是改變金屬的結構。金屬的種類很多，一些重金屬的化學活性低，不易受到其他物質的腐蝕，也有部分金屬與其他金屬配合使用能有效提高防腐能力。金屬防腐的第二種方法是保護層法，這種防腐方法是在金屬的表面制造各種材質的保護層，將金屬產品與外界的腐蝕介質隔離開來，從而達到防止腐蝕的效果。金屬防腐的保護層可以通過涂抹、噴涂、電鍍、熱鍍、噴鍍等方法形成。第三種方法是電化學保護法，它是以原電池理論為原理對金屬進行防腐保護。根據原電池理論，只要能夠消除引起化學腐蝕的原電池的反應，就可以實現金屬的防腐。金屬防腐的電化學保護法分為陽極保護和陰極保護兩個類別，其中陰極保護應用較多。金屬防腐的第四種方法是腐蝕介質處理法。以上4種方法中最常用的是保護層法。

1.1 非金屬保護層法

金屬防腐的保護層法，分為非金屬保護層和金屬保護層兩種。非金屬保護層主要是指用各種涂料涂覆在金屬表面或者用磷酸鹽、硫酸鹽、鉻酸鹽或濃硝酸等處理表面使之形成不溶性氧化膜。對于各種儲槽、儲罐和塔設備的外殼而言，由于不用考慮涂層的熱傳導能力，所以各種方法都可以使用，只要能達到防腐的效果而且價格低廉即可。除了傳統的，使用最多的是搪玻璃設備、內襯聚苯硫醚設備、內襯石墨設備等。隨著熱噴涂技術的發展，各種非金屬材料都可以被噴涂在金屬表面形成保護層。比如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟、陶瓷、石墨、玻璃等，這些保護層能隔離腐蝕介質與設備本體，從而達到防腐的目的。

1.2 金屬保護層法

金屬防腐的保護層還有一種是金屬保護層。金屬保護層就是通過電鍍和噴涂的方法將不易腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻和鎳等涂覆在需要保護的金屬表面，或者用鈍化劑、磷化液等在鋼鐵表面形成一層致密的氧化膜，從而起到防腐作用。傳統的電鍍（或者叫熱鍍鋅），近幾年出現了冷鍍或者浸鍍，就是將富鋅涂料直接涂覆在設備表面。這些方法主要是鍍鋅，受到的限制比較大。金屬熱噴涂在近些年也得到了很大的發展，除傳統的氧乙炔火焰噴涂外，現在還有超音速火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、氣體爆燃式噴涂等；熱噴涂的材料更豐富，粉末、絲材、棒材等都可以進行噴涂，材質也從原來的鋅發展到各種金屬材料，比如鍍金、鍍銀、鍍銅、鍍鉻、鍍鎳、彩鍍等。金屬熱噴涂只需用噴槍直接噴涂，工藝簡單而且環保、無三廢排放、成本低、不用做導電層。對于化工設備，金屬熱噴涂是一種值得進一步開發和研究的防腐方法。

2 設備表現的前處理

所有的防腐涂層都需要在涂裝前對要保護的設備進行表面處理，并要達到《涂裝前鋼材表面粗糙度等級的評定《GB/T 13288-1991》和《鋼結構工程施工質量驗收規范《GB 50205-2001》的規定。傳統的防腐涂料，其涂層防腐壽命完全取決于理想化的表面處理級別，即：Sa 2.5~3級。很多涂裝失敗是由于前處理不理想造成的。

前處理的方法很多，目前國內普遍使用的噴干砂的方法不僅達不到上述的表面處理標準，而且噴干砂的粉塵嚴重污染環境，對鋼材表面會產生二次污染，水溶性鹽的超標以及空氣濕度的影響等多種原因造成國內絕大多數的防腐工程表面處理質量均達不到涂裝標準。據統計，國內大約有75%以上的重防腐工程都不同程度地產生防腐涂層提前失效的現象。針對這一情況，近年來開發出不少帶銹涂料。比如揚州美涂士金陵特種涂料有限公司開發的RUST-X 穩化型水性帶銹底漆，只需將鋼鐵表面簡易清除、去除重油污、泥巴、灰塵、焊巴、浮銹、銹瘤等，這需用鋼絲刷或鐵砂紙，將表面清除磨平，基本干凈即可涂刷。無需噴砂、拋丸，減輕勞動強度、節約成本。另一方面，針對噴砂的污染問題而開發出來的超高壓水射流表面處理新工藝解決了這一問題。但是，先進環保的超高壓水射流表面處理技術的使用，也帶來金屬表面產生的潮濕、閃銹和瞬銹等不利因素。目前市場上已開發出帶水涂裝的涂料品種，很好地解決了這一問題，同時也提高了工效。

3 存在問題

對于化工設備（在實際的防腐中）來說，存在一個實際問題：化工生產中使用的很多有機溶劑有極強的溶解性，可以將涂料的成膜物溶解，并且有機溶劑極易產生靜電積聚而發生爆炸。比如甲醇罐在制藥行業和食品添加劑行業是一種廣泛使用的溶劑，過去在生產中由于為防止鐵超標和防靜電，只能用奧氏體不銹鋼（奧氏體不銹鋼是在鐵合金中加入了鉻、鎳、鈦等稀有金屬而具有防腐功能，價格是普通碳鋼的幾倍。）容器盛裝，造成制造成本增大。針對甲醇的強溶解性和容易發生靜電積聚，石家莊金達特種涂料有限公司開發了甲醇儲罐內壁導靜電防腐涂料，這樣使醫藥和食品行業只需要對碳鋼容器進行防腐處理即可，大大降低了成本。

對于戶外化工設備的外防腐要考慮更多些。因為戶外受大氣腐蝕的影響比室內的嚴重。戶外設備直接承受潮濕(露水、雨、雪)、空氣中的氣體污穢物(如煙氣)、風、溫度變化、輻射熱(如太陽光輻射)的作用,不僅加速金屬的腐蝕速度,同時還加速防護用的各種油漆和塑料涂層的損壞。

4 結語

總之，化工設備的防腐是個系統工程，應根據使用的環境、工藝條件、工藝要求等進行綜合分析，采用科學合理的方案實施，運用多種方法綜合處理，方能達到更好的效果。從最初設計時就要著力考慮正確的選材和合理的結構設計，避免由選材和設計不當造成腐蝕。在防腐方案的選擇上既要考慮防腐性能又要考慮傳熱、強度等工藝要求；既要考慮設備制造的經濟性也要考慮使用的經濟性；既要考慮設備的安全性還要考慮實用性和環保性。只有在不斷的工程實踐中勇于探索，善于總結才能制造出經濟、環保、節能的化工設備，更好地滿足化工生產的需要。

參考文獻：

[1]卞大榮,等.RUST-X穩化型水性帶銹底漆[J].涂料技術與文摘,2008.11..

[2]甲醇儲罐內壁導靜電防腐涂料研制成功[N].中國化工報,2009-4-29.