石油化工機械設備腐蝕原因和應對措施解析

劉 洋

（西安石油大學，陜西 西安 710065 ）

近年來，經濟發展速度的加快促進了我國石油化工行業的發展。但是石油化工企業存在普遍的機械設備腐蝕問題。機械設備在遭受腐蝕后，其物理性能和使用性能方面都會發生不同程度變化，腐蝕較輕時會導致設備外觀損壞，影響設備美觀；嚴重的腐蝕則降低設備的使用壽命，甚至導致設備或管道爆炸，威脅工作人員的人身安全，為企業帶來嚴重經濟損失。石油化工企業提高所用機械設備的耐腐蝕能力對企業長遠發展具有重要意義。

一、石油化工機械設備腐蝕的原因

1內部原因

由于化工設備所選用的金屬材料不同，對不同介質的抗腐蝕能力也不同。腐蝕與金屬晶粒的粗細有關，晶粒細腐蝕慢，晶粒粗腐蝕快，例如不銹鋼的抗腐蝕性能比鑄鐵更高。機械設備的零部件表面粗糙程度大，則更容易腐蝕，表面具有氧化膜則抗腐蝕性強；設備機構突變位置，例如縫隙、開口、死角處，容易受到腐蝕。

2外部原因

在化工生產過程中，會使用一些具有腐蝕性的介質，包括二氧化碳、硫化物、鹵化物、鹽霧等，這是石油化工機械設備腐蝕的主要原因。同時，介質化學成分、種類、濃度、酸堿度、水分、含氧量、雜質等也是影響腐蝕程度的外在因素。金屬腐蝕屬于化學反應，介質溫度越高，腐蝕越快，介質的流動速度也會影響設備腐蝕，流動速度快，則對設備表層的保護膜造成沖刷，產生湍流、旋渦、空泡，導致嚴重空泡腐蝕或沖擊磨損。零部件受到的外部壓力和殘余應力與腐蝕速度呈正比。機械設備受疲勞和應力影響，在運轉過程中，其旋轉部件和承受壓力會產生應力，引起設備內部結構扭曲，降低了金屬的電極電位，從而加劇微電池腐蝕，造成損壞。

二、石油化工機械設備腐蝕的類型

1化學腐蝕

石油化工企業生產時使用的腐蝕性化學物質接觸設備金屬表面之后，會產生一定化學反應，生產金屬氧化物，導致設備損壞。尤其是在高溫干燥的條件下，化學物質會與金屬產生直接反應，腐蝕速度更快。

2電化學腐蝕

在潮濕環境中容易發生電化學腐蝕。石油化工機械設備的金屬部件一旦接觸電解質溶液，在電極反應下則會發生腐蝕。

3其他腐蝕

根據腐蝕原因和機械設備情況不同，腐蝕類型包括高溫氧化腐蝕、剝層腐蝕、焊接應力腐蝕、點狀腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、工業大氣腐蝕、疲勞腐蝕等。石油化工企業的機械設備腐蝕類型主要是電化學腐蝕、縫隙腐蝕、焊接應力腐蝕、疲勞腐蝕，其中電化學腐蝕程度最為嚴重。

三、石油化工機械設備防腐應對措施

石油化工企業對機械設備的防腐策略應該貫穿于設備采購、調試安裝、配套設施建設、實際使用全過程，保證機械設備安全穩定運行，延長其使用壽命，減少生產成本，提高企業經濟效益。

1合理選擇機械設備的材料

碳素結構的鋼制機械設備雖然價格較低、加工簡便，但是在石油化工企業高濃度腐蝕性環境下使用，其抗腐蝕能力明顯不足。所以在采購機械設備之前，要選擇耐腐蝕性強的金屬材料。首先，要充分了解設備的使用環境，包括溫度情況、腐蝕物質成分、濃度、應力狀態等。其次，采購時要特別注意機械設備的規格、類型、結構和要求。再次，挑選時充分考慮設備的使用年限，需要滿足生產要求壽命，保證機械設備和管道材料劣化均勻，綜合考慮采購成本和維修成本的最佳配置，從而減輕腐蝕程度。最后，還要重視設備的加工工藝，包括力學性能和防腐性能，例如機械設備的硬度、抗疲勞性、沖擊韌度、強度以及零件腐蝕敏感度、晶粒粗細等。

2科學設計機械設備操作工藝和流程

第一，石油化工機械設備局部的殘留液體或堆積物質，在操作過程中匯引起聚集或濃縮，即使設備已經停止運轉仍會造成腐蝕，所以設備的外形應簡單平整，由同種金屬材料制成，避免死角；第二，一些設備存在縫隙或液體無法暢通流動的位置，這些地方是機械設備腐蝕的重點防護位置。碳鋼、不銹鋼、鋁制設備經常發生縫隙腐蝕，甚至引發應力腐蝕和孔蝕。所以，在操作時應盡量保持干燥，避免殘余水分滯留，設置必要的排水孔。在設備運轉過程中，設置干燥或冷卻設備，除去空氣中水分。生產氯堿時，為了防止濕氯腐蝕，可以使用濃度較高的硫酸進行干燥，但是要注意避免腐蝕物質破壞硫酸系統，故硫酸質量分數應大于78%，用于干燥處理的氯氣不會對鋼制設備造成腐蝕。第三，機械設備的安裝質量會對其使用性能產生直接影響，如果安裝不正確則會改變流動物質的流速和流動狀態，導致應力腐蝕，造成設備破裂。所以在對機械設備進行包裝、運送、裝配、施工時都要格外注意防腐問題，同時還要注意保護強度較低，材質較脆的非金屬材料。

3采取有效的機械設備防腐方法

對石油化工機械設備的腐蝕進行有效控制，包括處理金屬表面和改善金屬本質。一方面，可以利用在機械設備表面進行涂層的方法，這是最直觀、最常見的防腐方法。選擇質量良好的防銹涂料，將機械設備金屬表面與腐蝕物質完全隔離，需要特別注意焊接縫隙位置和死角位置。涂層防腐并不會改變機械設備的強度和結構，其外部的防護層能夠有效將設備與腐蝕介質隔離。石油化工企業可以選擇由酚醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、環氧樹脂、鄰苯二甲酸樹脂和磷酸制成的油料涂料。在涂刷防腐膜時，需要嚴格要求涂刷能力、機械設備的性質、防銹能力、涂膜老化等，同時還要充分掌握涂料對象的形狀、材質、表面狀態、使用條件和施工環境等。

另一方面，采用科學合理的化學方法控制機械設備腐蝕，主要包括犧牲陽極法和外加電流法。犧牲陽極法即將比設備金屬電極電勢更低的合金或金屬作為電池陽極，并固定在設備表面，形成腐蝕電池，此時機械設備就成為電池陰極，從而得到有效保護。例如在鐵制設備表面聯結鋅。陽極鋅的溶解會取代原來設備中鐵的腐蝕溶解，到達了保護設備的目的。犧牲陽極法中的常用材料有鋅、鋁、鋁合金等，在我國石油化工企業中得到廣泛應用，對地下管道、化工裝置、鍋爐、油灌等進行防護，取得了良好效果。外加電流法指的是通過外加電源對設備進行保護。把金屬機械設備接在負極，廢鋼鐵接在正極成為犧牲陽極，能夠有效控制腐蝕。外加電流能夠促使陰極電勢超負方向轉移，產生還原反應從而免除設備腐蝕。這需要由外加電源提供電流。這種方法在石油化工企業的酸性液體管道或溝槽、輸油管、地下水管等防腐中經常使用。

結語

綜上所述，石油化工企業在生產過程中遇到的常見問題即機械設備的腐蝕，造成腐蝕的原因分為外部和內部因素兩種，導致不同程度和類型的腐蝕，嚴重影響了設備的正常運轉，降低機械設備的使用年限，增加了生產成本，同時存在嚴重安全隱患，可能導致環境污染。因此，石油化工企業必須采取有效的應對策略，利用新型的防腐技術，提高機械設備的耐腐蝕性能，從而為石油化工企業的安全穩定生產提供可靠動力。

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