芻議化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)與應(yīng)對措施

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，推動了化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。化工機(jī)械設(shè)備是化工生產(chǎn)中不可或缺的組成部分，它的工作性能、效率和使用壽命等，直接影響化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。然而，由于化工機(jī)械設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備自身的因素，使得其在正常使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。這不僅造成了設(shè)備各方面性能下降，而且還嚴(yán)重縮短了設(shè)備的使用年限。為此，加強(qiáng)化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。基于此點(diǎn)，該文首先對化工機(jī)械設(shè)備發(fā)生腐蝕的原因與機(jī)理進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械 防腐蝕 設(shè)計(jì)

中圖分類號：TQ050.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-00-02

1 化工機(jī)械設(shè)備發(fā)生腐蝕的原因分析

腐蝕實(shí)質(zhì)上是一種由化學(xué)或化學(xué)作用導(dǎo)致物體被破壞的過程。化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕則是指金屬零部件在與空氣、水及各種溶液接觸的過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而造成金屬變形及尺寸變化而引起的破壞。腐蝕在化工生產(chǎn)中較為普遍，防腐蝕處理也是化工企業(yè)的一項(xiàng)重要工作。當(dāng)化工機(jī)械設(shè)備遭受腐蝕以后，會導(dǎo)致設(shè)備外觀、性能等諸多方面受到影響，嚴(yán)重時(shí)會使設(shè)備損壞，進(jìn)而給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。引起化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因主要有以下兩大方面。

1.1 內(nèi)在因素

（1）由于設(shè)備本身的金屬材質(zhì)不同，使之對于各種介質(zhì)的抗腐蝕能力也不相同，金屬材料的晶粒越粗，腐蝕發(fā)生的速度就越快，反之腐蝕的速度就越慢，例如，以不銹鋼作為主要材料的設(shè)備要比鑄鐵為材料的設(shè)備抗腐蝕性能高。

（2）金屬零部件的表面粗糙程度決定其抗腐蝕能力的強(qiáng)弱，即表面越粗糙越容易被腐蝕。

（3）機(jī)械設(shè)備自身的形狀也與腐蝕有著密切關(guān)系，如設(shè)備上較為突出位置的金屬遭受腐蝕的速度相對較快。同時(shí)設(shè)備上的一些死角和縫隙也很容易出現(xiàn)腐蝕。

1.2 外在因素

（1）在化工生產(chǎn)的過程中，機(jī)械設(shè)備無可避免地會接觸到大量帶有腐蝕性的介質(zhì)，如酸、堿、鹽等等，這是造成設(shè)備腐蝕的重要原因。此外，介質(zhì)的含氧量、化學(xué)成分、pH值等也是導(dǎo)致設(shè)備腐蝕的一大

原因。

（2）當(dāng)介質(zhì)的溫度不斷升高時(shí)，其壓力也會隨之上升，這樣便會加快腐蝕的速度，這主要是因?yàn)楦g本身屬于一種化學(xué)反應(yīng)。通常情況下，溫度每升高10 ℃左右，會使腐蝕的速度加快1～3倍左右。同時(shí)溫度升高還會導(dǎo)致擴(kuò)散面積增大，這也會在一定程度上加快腐蝕速度。

（3）介質(zhì)的流動速度越快，就越容易造成設(shè)備腐蝕，這是因?yàn)樵诮橘|(zhì)流動的過程中，會對設(shè)備的防腐蝕保護(hù)層造成沖刷，當(dāng)流動速度達(dá)到一定時(shí)，沖刷便會造成保護(hù)層被破壞，進(jìn)而造成失去保護(hù)的金屬被腐蝕。

（4）機(jī)械設(shè)備在應(yīng)力的作用下會引起金屬內(nèi)部變形，這樣一來該部位的電極電位便會下降，從而導(dǎo)致微電池腐蝕加劇，進(jìn)而形成腐蝕破裂。

2 化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的機(jī)理分析

化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕得機(jī)理主要包括以下兩個(gè)方面。

2.1 電化學(xué)腐蝕機(jī)理

由于機(jī)械設(shè)備大部分都是金屬外殼，而金屬表層與離子導(dǎo)電介質(zhì)非常容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這樣一來便會引起電化學(xué)腐蝕，從而使設(shè)備遭受嚴(yán)重的破壞。所有根據(jù)電化學(xué)機(jī)理產(chǎn)生的腐蝕都至少包含一個(gè)陽極和一個(gè)陰極反應(yīng)，并且還會通過金屬本身的電子流以及介質(zhì)當(dāng)中的離子流互相聯(lián)系。其中陽極反應(yīng)屬于氧化過程，簡單來講就是金屬離子從金屬當(dāng)中轉(zhuǎn)移至介質(zhì)當(dāng)中，在這一過程中，會釋放出大量的電子流，這部分電子流會與介質(zhì)中的離子流相互聯(lián)系，并結(jié)合到一起，進(jìn)而引起電化學(xué)反應(yīng)；而陰極反應(yīng)則主要是對于介質(zhì)中的氧化劑成分而言的，其通過對陽極中的電子進(jìn)行吸收進(jìn)而形成的還原過程。在電化學(xué)腐蝕的整個(gè)過程中，因電流并不會對外做功，一般都是腐蝕電池的內(nèi)陰極發(fā)生自耗反應(yīng)，這樣一來便會導(dǎo)致金屬遭受腐蝕的速度

加快。

2.2 工業(yè)大氣腐蝕機(jī)理

由于化工機(jī)械設(shè)備長期在工業(yè)污染較重的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，在這樣區(qū)域中，空氣中一般都含有大量的揮發(fā)物，如二氧化碳、硫酸、氫氧化物以及硫化物等等，并且還會含有大量的工業(yè)分層，而這些種種都是具有極強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。當(dāng)它們在潮濕的條件下，酸性氣體便會與H2O相結(jié)合，并生成無機(jī)酸，這些酸具有非常強(qiáng)的腐蝕性。舉個(gè)簡單的例子，鐵質(zhì)合金在這樣的介質(zhì)中會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而會導(dǎo)致其被嚴(yán)重腐蝕破壞。在工業(yè)大氣的環(huán)境中，機(jī)械設(shè)備腐蝕大多都是由電化學(xué)和直接化學(xué)腐蝕綜合作用所導(dǎo)致的。從這兩種腐蝕的本質(zhì)上講，它們?nèi)慷紝儆诮饘僭邮щ娮雍筠D(zhuǎn)變?yōu)殡x子的氧化過程。而兩者之間唯一的區(qū)別是環(huán)境背景有所不同。化學(xué)腐蝕是金屬與介質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)的環(huán)境多為高溫、干燥，而電化學(xué)腐蝕則基本都是發(fā)生在較為潮濕的環(huán)境當(dāng)中。

3 化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于化工機(jī)械設(shè)備全部都是由金屬材料加工而成，金屬本身又是一種非常容易被腐蝕的材質(zhì)，為此，在采購設(shè)備時(shí)，必須對所選的設(shè)備進(jìn)行綜合考，選擇最為合適的配套附件，并且應(yīng)對設(shè)備附件進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)，這是非常重要的環(huán)節(jié)之一，應(yīng)予以高度重視。化工機(jī)械設(shè)備的防腐蝕設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)選材料。現(xiàn)階段，用于制造機(jī)械設(shè)備的主要材料是碳素鋼，其價(jià)格相對較為低廉，并且采購也比較方便，最為重要的是這種鋼材容易進(jìn)行加工。通常情況下，碳素鋼在普通的環(huán)境中基本不會被嚴(yán)重腐蝕，對設(shè)備的正常運(yùn)行也不會造成太大的影響和危害。然而，若是在化工生產(chǎn)中使用，這種環(huán)境便有可能對碳素鋼造成腐蝕。如最為常用的Q235鋼，在高濃度的腐蝕介質(zhì)中，被腐蝕的速度非常之快，即便采取相應(yīng)的防腐蝕措施，也會因?yàn)榉栏帷⒛潅蛎撀洌鸶g面積擴(kuò)大，從而使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大幅度降低。為此，在選擇設(shè)備時(shí)，盡可能不要選用以Q235鋼為主要材料的設(shè)備，而是要選用一些抗腐蝕性能較強(qiáng)的低合金鋼，并以此作為設(shè)備的基材。雖然低合金鋼本身的價(jià)格相對比較昂貴，但是它的抗腐蝕性能極佳，從長遠(yuǎn)的角度上考慮，選用這種材質(zhì)所能獲得的總體經(jīng)濟(jì)效益要比碳素鋼高很多。

（2）結(jié)構(gòu)與工藝的防腐設(shè)計(jì)。當(dāng)機(jī)械設(shè)備的形狀設(shè)計(jì)過于復(fù)雜時(shí)，便很可能引起一些缺陷，如積塵、積液以及設(shè)備應(yīng)力過大等等，這樣便容易造成機(jī)械設(shè)備的局部位置出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，為了盡可能避免這種情況的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮抗腐蝕性，并滿足以下要求：①設(shè)備構(gòu)件的形狀越簡單越好，所有構(gòu)件應(yīng)盡可能采用相同的金屬材料，并減少構(gòu)件當(dāng)中的縫隙；②必須選擇優(yōu)質(zhì)的防銹漆，以確保腐蝕介質(zhì)能夠與設(shè)備構(gòu)件完全隔離。需要特別注意的是在對設(shè)備焊縫進(jìn)行涂漆時(shí)，結(jié)構(gòu)的合理性將會直接影響涂漆質(zhì)量，也就是說只有最為合理的結(jié)構(gòu)形式，才能保證涂漆達(dá)到理想中的防腐效果；③應(yīng)當(dāng)避免一些殘余的水分滯留在機(jī)械設(shè)備上的情況發(fā)生，即設(shè)計(jì)過程中要盡可能避免向上的容器狀凹處，若是必須采取這樣的設(shè)計(jì)，應(yīng)設(shè)置排水孔；④應(yīng)防止對機(jī)械設(shè)備焊接時(shí)出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，焊接工藝要合理，盡可能做到連續(xù)不間斷地焊接。同時(shí)還要避免焊接質(zhì)量缺陷的發(fā)生，如焊瘤、咬邊等等，一旦形成這樣的焊接質(zhì)量缺陷便有可能導(dǎo)致該位置成為新的腐蝕點(diǎn)，進(jìn)而引起嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象；⑤為避免縫隙腐蝕的情況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)對構(gòu)件連接處的縫隙進(jìn)行合理處理，如在對接和搭接時(shí)，應(yīng)采用雙面連續(xù)對接焊，并確保焊接質(zhì)量，這樣有利于防止縫隙腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕措施

目前，較為常用的化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕措施主要有以下幾種。

（1）環(huán)境處理法。該方法具體是指在不影響設(shè)備工藝的前提下，通過改變環(huán)境來達(dá)到降低腐蝕性的目的。①去除環(huán)境當(dāng)中的腐蝕性物質(zhì)。比較常見的有去除水分，如在輸送CO2、氯化物等介質(zhì)時(shí)，前置脫水裝置；脫氧法，即將溶解在水分當(dāng)中的氧進(jìn)行脫除。②在環(huán)境中添加防腐蝕成分。如添加防腐劑、鈍化劑、中和劑等等。

（2）表面涂層處理法。①涂漆。這種防腐蝕處理方法最為常用的是在機(jī)械設(shè)備表面進(jìn)行涂漆，所采用的大部分都是油料涂漆，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等等。②金屬覆蓋層。該方法大致可分為兩種，一種是使用耐腐蝕性能較好的金屬覆蓋在設(shè)備表面上，雖然該方法能夠起到良好的防腐效果，但對加工工藝的要求卻比較苛刻，故此在應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)加以注意；另一種方法是用比母材電位低的金屬材料進(jìn)行覆蓋，即將該材料作為犧牲陽極，以達(dá)到防腐效果。③有機(jī)襯里。常用的襯里材料有PVC、環(huán)氧樹脂、不透性石墨等等。④無機(jī)襯里。常用的有化工陶瓷、玻璃、砂漿和化工搪瓷等等。

（3）電防腐蝕。這種防腐蝕方法就是對設(shè)備金屬表面的局部腐蝕電池從外部直接通上防腐蝕電流，借此來消除局部電池內(nèi)的腐蝕電流，簡單來講就是利用防腐電流使設(shè)備的金屬電位降至最為穩(wěn)定的區(qū)域。該方法具體可分為犧牲陽極法和外接電源法。可按照設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

4 結(jié)語

總而言之，為了進(jìn)一步提高化工機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕能力，除了在具體設(shè)計(jì)時(shí)掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)之外，還必須了解設(shè)備的防腐蝕措施，這樣便可以在設(shè)備遭受腐蝕后，做出及時(shí)、有效地處理，以降低腐蝕給設(shè)備造成的損壞。只有通過防腐蝕設(shè)計(jì)和防腐措施雙管齊下，才能確保化工機(jī)械設(shè)備達(dá)到最佳的防腐性能，進(jìn)而延長設(shè)備的使用年限，這對于化工企業(yè)而言具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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