化工機械設備腐蝕原因及防腐策略

唐頎

摘 要：化工機械作為相關企業重要的生產設備，然而因為某些企業比較特殊的生產性質，機械會長期處于具有酸堿性腐蝕氣體、高壓和高溫的環境中，從而導致腐蝕現象容易產生，對自身的性能產生負面影響。化工機械腐蝕會降低生產效率，增加運行成本，降低使用壽命，甚至會導致安全事故。所以要認真分析化工機械腐蝕發生的原因，制定出有針對性的防范措施，提高化工機械運行的安全性和穩定性，為提高化工企業的生產效率提供有利的條件。

關鍵詞：防腐措施；腐蝕；化工機械

中圖分類號：TQ050.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0177-02

1 引 言

腐蝕就是指采用化學方法來對物體進行消耗以及破壞。如果從更廣的定義來看，物體材料與環境之間發生了電化學反應或化學反應，而破壞或損壞了物體的功能也被稱作腐蝕；如果從窄一點的范圍來說，金屬材料和環境之間發生的化學反應或物理反應從而讓金屬材料及它們構成系統、金屬的性能以及環境發生改變也被稱作腐蝕。而我們本文中主要談論的化工機械腐蝕是指普遍存在于自然界，同時產生自發化學反應，從而導致資源與能源被浪費、機械設備受到破壞，給公司造成較大的損失。因此，提供相應的保護措施，研究腐蝕的機理，對其抗腐蝕能力進行加強，對于經濟建設十分關鍵。

2 導致化工機械腐蝕發生的常見種類以及主要原因

2.1 導致腐蝕發生的主要原因

根本的引起金屬被腐蝕的原因還是其自身組成和結構；比如說，像金屬表面接觸的物品、濕度及溫度等外界因素是客觀金屬的導致腐蝕現象發生的條件。有些公司（尤其是化工類的公司），他們的環境介質中有大量的硫化物、氫氧物、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫等化學有害液體或氣體，最后，高溫、高濕等現象也經常出現在這些環境中，在共同作用于這些物質下，金屬與有害物質慢慢發生了物理反應、反應電化學或化學反應等，從而導致了腐蝕的發生。

2.2 常見的腐蝕種類

2.2.1 依照腐蝕機理的不同進行分類

（1）金屬所處周圍環境中的介質與金屬表面產生化學反應從而導致化學腐蝕現象發生，這會讓一種金屬氧化物最終生成，破壞金屬性質。這種腐蝕發生的條件是化學物質與金屬在干燥高溫的環境中產生反應。

（2）在電解質溶液中，由于金屬材料發生了電極反應而導致的電化學腐蝕，其實質就是一種氧化還原反應。這類電化學腐蝕通常只有在潮濕的環境下才會發生。

2.2.2 依據腐蝕原因及表象不同進行分類

我們可以根據腐蝕發生時的表面現象以及腐蝕產生的根本原因把腐蝕劃分為如下幾類：疲勞腐蝕、焊接應力腐蝕、晶間腐蝕、剝去腐蝕、振動磨損腐蝕、氧化腐蝕、大氣腐蝕及電化學腐蝕等。就化工行業來說，機械設備腐蝕通常是焊接應力腐蝕、縫隙腐蝕、電化學腐蝕及疲勞腐蝕等。但最嚴重的且主要腐蝕是電化學腐蝕，同時到最后許多腐蝕還是會發展為電化學腐蝕。

3 發生化工機械腐蝕的化學機理

3.1 電化學腐蝕機理

因為金屬表面因離子導電導致發生的電化學反應，最終導致金屬性質被破壞，這種腐蝕現象也就是所謂的電化學腐蝕。通常，電化學腐蝕產生的環境中都有一個陰極反應與陽極反應的發生，它們的聯系經由金屬內部流過的離子和電子流而發生。把電子從陽極輸送到氧化物中的反應被稱作還原反應。金屬離子放出電子同時從金屬中轉移至介質中的反應被稱作陽極被氧化的過程，也稱之為陽極反應。如果遇到酸導致碳鋼被腐蝕，那么，在它的陽極上，亞鐵離子會因為鐵原子被氧化而生成，酸中的氫離子吸收放出的電子而變成H2，然后陽極區（Fe）放出電到陰極區（FeC），發生這種電化學腐蝕的機理是產生了一個短路的原電池在金屬內部，但是電流不對外做功，而是由于內部電子自耗而導致還原反應發生。因此離子化金屬陽極中的原子，從而加快腐蝕速率。

3.2 主要的大氣腐蝕機理

在部分被嚴重污染的環境中，因為大量的粉塵介質以及二氧化碳、二氧化硫及其他硫化物等氣體（酸性）充斥在空氣中，如果遇水，就會導致無機酸生成，最終引起一系列的化學反應在一些鐵質物體的表面，從而腐蝕鐵質材料。在大氣中，作為工業中重要材料的鋼材被破壞通常就是由化學腐蝕與化學腐蝕電引起的，其中最嚴重的腐蝕因素是二氧化硫腐蝕，由于它能夠導致酸雨，因此具有催化劑的功能。總的來說，不論是哪種腐蝕，其本質都是氧化還原反應的發生，他們的差別就是，環境中的介質有沒有直接與金屬發生化學反應。

4 應對防腐采取的防范措施

4.1 進行電化學保護

現在，對化工機械腐蝕大部分化工企業采取的防治對策通常是對化工機械設備自身的物質性質進行改善，采取防腐措施在化工機械設備的表面，隔離開空氣和化工機械設備的金屬材質，從而讓化工機械的抗腐性能可以得到有效提升。電化學保護方法作為一種非常重要的防治化工機械腐蝕的方法，其原理主要是保護金屬陰極，犧牲金屬陽極，從而讓化工機械金屬的電子分布被破壞，這樣能夠真正提高化工機械的抗腐蝕性能。現在，電化學保護方法在多種不同類型的化工機械中都被應用的非常廣泛。

4.2 選擇適合的材料

現在，采用的主要化工機械設備的材料是Cr-Mo鋼，這種材料性價比高，加工工藝簡單，供應量較大，同時Cr-Mo鋼在普通的生產環境下，不會發生劇烈的腐蝕性上的變化，所以應用Cr-Mo鋼材質的機械設備目前十分廣泛。然而化工生產環境中都有濃度比較大腐蝕性氣體和液體，Cr-Mo鋼在惡劣的這種化工環境下，自身的抗腐性能不佳，一旦化工機械設備接觸到高濃度的腐蝕性氣體或者液體，其很容易發生大面積的腐蝕，對化工機械的運行質量和使用壽命造成嚴重影響。所以，在選擇化工機械材料時，化工企業要對多種因素進行充分考慮到，盡量選擇性價比較高、抗腐蝕性能良好的化工機械材料。為了提高化工機械的抗腐性能，可以采用結合Q235鋼和Cr-Mo鋼的方式，確保化工生產的順利運行。

4.3 化工機械工藝和結構的防腐設計

對于化工機械設備的耐腐蝕性能來說，化工機械工藝和結構對其有著直接的影響，所以在對化工機械設備進行設計時，一定要符合如下要求：①化工機械要盡量使用同一類型的金屬材料，不能出現結構上的死角，簡化化工機械的結構和形狀，優化化工機械工藝和結構設計，避免由于介質控制富集而導致化工機械設備零部件被腐蝕，一定要完全排盡積液。②在表面進行涂層處理，在化工機械設備的表面涂抹上保護薄膜或者噴漆，隔絕開化工機械設備金屬。此外，在對化工機械設備進行焊接時，要最大可能的保持連續焊接，避免焊接缺陷出現在化工機械中，從而避免因為焊接工藝引發的腐蝕。

4.4 提高化工機械的強度

因為化工機械設備通常一直處于腐蝕性液體或者氣體環境中，在被腐蝕之后，化工機械設備的強度會受到嚴重的影響，使用性能可能降低，甚至會引起化工機械設備完全失靈。所以，在對化工機械進行設計時，其強度方面的要求要充分考慮進去，設置足夠的安全系數給化工機械設備，在保障化工機械設備強度正常的基礎上，還要在高濃度腐蝕環境中降低化工機械設備的腐蝕速率和腐蝕余量，保障化工機械的正常運行。為了讓化工機械的使用壽命得到最大程度地延長，相應強度的設置要針對化工機械設備的抗腐蝕性能進行。

5 結束語

從上文分析中能夠得出：腐蝕現象的發生普遍存在于化工企業中，機械設備在這些環境中工作更加容易受到腐蝕，并且比其他行業有著更快的腐蝕的速度，產生的損失也更多，程度也更嚴重。因此，在化工行業中，十分必要加強機械設備的抗腐能力，這樣可以增長其使用年限，因而也具有非常關鍵的經濟方面的意義。

參考文獻

[1]石 松.化工設備腐蝕與防腐管理[J].化工管理，2017（18）：224.

[2]聶科研.化工機械腐蝕的原因及防范措施探討[J].黑龍江科技信息，2016（16）：60.

[3]高代紅.淺析化工機械設備腐蝕原因及防腐措施[J].化工管理，2016（02）：4～5.

[4]熊祥志.化工機械腐蝕原因及對策分析[J].化工管理，2013（10）：173.

[5]白平南.化工機械設備的防腐措施[J].考試周刊，2012（21）：132～133.

收稿日期：2018-3-15

作者簡介：唐 頎（1980-），工程師，本科，主要從事科研開發工作。