提高化工機械設備的防腐性能淺析

王麗，林祥群，劉婷婷

（新疆石河子職業技術學院 輕紡化工分院，新疆石河子 832000）

腐蝕是指化工機械設備在化學條件下出現各種消耗和破壞問題，本文中研究的化工機械設備的腐蝕，指的是化工機械設備在外界條件的影響，出現自發的化學反應，造成機械設備的性能等受到較大影響，使得機械設備資源受到嚴重的浪費，給化工企業造成了較大的經濟損失。

1 化工機械設備的腐蝕原因分析

1.1 內在原因

首先是化工機械設備材料本身的抗腐蝕能力較弱。當前的化工機械設備是由各種不同的金屬部件組成，而材料本身的性質對化工機械設備的性能具有較大的影響。在化工設備應用中，材料的選擇對設備的性能影響非常大。一般情況下，金屬材料晶體密度越大，則表明設備的抗腐蝕能力也就越強，因此，化工機械設備往往選擇具有高密度的金屬材料進行設備制造。其次是腐蝕性溶液的存在。化工生產往往會使用到各種酸堿性溶液，在化工生產的過程中，這些腐蝕性溶液能夠對設備本身的材料產生各種程度的腐蝕效果，常見的腐蝕性溶液包括濃硫酸和各種強堿溶液等，盡管化工機械設備本身具有一定的防腐蝕設計，但由于長期同這些酸堿性溶液接觸，也會出現各種不同的腐蝕損傷。在化工生產的過程中，若殘留液沒有清理完全，還會對化工機械設備造成進一步的腐蝕[1]。

1.2 外在原因

首先是腐蝕性氣體和液體的影響。化工生產大部分的原材料都是具有一定腐蝕性的強酸或者強堿性溶液和氣體，這些生產材料在生產的過程中會同機械設備的表面接觸，從而發生相應的化學反應。由于這些原材料本身的特殊性，在生產過程中若不能及時清除這些殘留溶液，往往會造成化學腐蝕問題，同時這些污染物還會對水源和空氣等造成較大的污染，影響人們的生命健康安全。其次是氣體和液體的流動速度。根據相關實驗研究得知，氣體和液體的流動會使得化學物質同金屬的表面接觸面積增大，使得材料的化學反應速度大大增加[2-4]。因此，化工設備在出現密封性不足的情況時，會造成生產過程中的機械設備受腐蝕性液體和氣體的流動速度影響，加快自身的腐蝕速度。最后是化工生產過程中的安全意識不足。由于化工生產過程中的各種原材料和生產過程等具有一定的危險性，若操作人員在生產過程中缺乏安全生產意識，往往會造成化工生產過程中各種安全事故的發生率大大增加。對此，化工生產前需要對操作人員進行全面的安全生產培訓，提高生產人員的安全意識，將安全生產事故的發生率降到最低。

2 化工機械設備的腐蝕機理

2.1 電化學腐蝕現象

電化學腐蝕現象是由于生產過程中存在陰陽兩極，陰極附近會發生離子的還原反應，而陽極附近則會出現氧化反應，陽極和陰極之間會出現離子的流動，陰極會不斷吸收陽極反應出現的各種電子，從而保證自身的還原反應能夠進行，這就是電化學現象。這種電化學反應在金屬表面和電解溶液之間發生，但并不會產生電流，而只是內部陰極的消耗，但對于金屬氧化反應中的電子需求較多，因此，會對化工機械設備造成嚴重的腐蝕問題。

2.2 工業大氣造成的腐蝕問題

工業生產過程中，往往會排出很多污染性氣體，這些氣體融入水中會形成各種酸堿性溶液，如二氧化硫等[15]。而工業生產中常見的二氧化碳和氫氧化物本身具有較強的揮發性，在生產過程中對化工設備會造成較強的腐蝕，特別是在潮濕環境下，二氧化硫等有害氣體會融入水中形成酸性溶液，從而增強對化工機械設備的腐蝕。

3 化工機械設備的防腐性能提升措施

3.1 選擇合適的制造材料

當前，我國每年都會有大量的化工設備因腐蝕嚴重而被報廢，這些報廢設備無法正常使用，且由于腐蝕較為嚴重，各種材料無法回收利用，從而造成化工企業大量的設備浪費，同時會造成大量的重金屬污染土地和水資源等，造成嚴重的環境污染。因此，在化工機械設備生產的過程中，需要嚴格選擇化工設備的材料。為了減少腐蝕問題的發生，在化工設備生產過程中，在條件允許范圍內可以選擇既對環境沒有污染且能夠滿足化工設備正常使用的塑料材料，這是由于塑料材料本身對自然環境的危害更小，且在處理時的方法較為簡單，同時還能夠避免金屬材料的浪費[6-7]。若迫不得已必須使用金屬材料進行化工設備的生產，選擇金屬材料時需要充分考慮設備本身對材料特性的需求，同時還需要考慮設備使用年限以及各種可能造成設備腐蝕的環境因素，最大程度地降低設備腐蝕造成的浪費和污染問題。除了上述內容之外，盡管在材料的選擇方面，很多設備生產企業都是以自身的經濟效益作為決定因素，但在當前我國的可持續經濟發展形勢下，材料的選擇還需要將其在生產環境下的使用壽命等作為參考標準，這才能夠在保證設備使用質量的基礎上提高其使用壽命，將材料造成的腐蝕問題降到最低。

3.2 通過化學方法提高化工設備的防腐蝕性能

化工機械設備的日常工作環境一般有兩種，一種是氣體生產環境，一種是液體生產環境。對于液體生產環境，常見金屬材料的防腐方法是通過外置電源來提供電化學腐蝕中的離子和電子，最大程度地避免因電化學反應而造成的腐蝕問題。在生產過程中，可以將電源的負極與金屬設備連接，這種方法是最簡單的防腐措施，但在使用過程中仍然存在著一些問題，例如，這種方法并不適用于一些本就同電源正極相連接的金屬。對于這種情況，在生產過程中可以將正極的金屬材料更換為碳棒或者其他的惰性金屬，這些材料一方面能夠保證正常的電流運行，同時還能夠避免設備運行過程中金屬表面的腐蝕問題。以上兩種方法在生產過程中都是通過外在條件對腐蝕問題進行表面處理，降低腐蝕程度，但并不能從根本上解決腐蝕問題。因此，可以通過原電池方法對這一電化學腐蝕問題進行更加有效的預防處理，其原理是將另一種活潑金屬綁在金屬外殼上，將這一部分金屬作為原電池的陽極，在發生電化學的過程中，腐蝕溶解這一部分金屬，保護內層的化工設備構件，當前這種防腐蝕措施比較常見在大型船只或者化工設備中。雖然金屬會在外界氣體的影響下發生腐蝕問題，但當外界環境發生變化時，如酸堿性變化等，其會對化工設備的腐蝕問題產生較大的影響，對于這些因素，通過化工設備的材質問題往往很難解決，常規的化學防腐措施也不能取得較好的效果，這種情況往往是通過物理手段進行防腐。

3.3 化工機械設備結構工藝設計

在當前我國化工機械設備防腐設計工作開展的過程中，可以通過以下工藝標準來提高化工設備的防腐性能。第一，在設計化工機械設備的零件時，構件的基本形狀需要簡化，越簡單的構件形狀，在加工時的復雜程度越低，各種縫隙問題出現得更少，可以降低后期使用過程中的腐蝕可能性。第二，最大程度上保證機械構件，化工設備使用過程中產生的各種機械構件損傷，會造成機械構件同外界氣體和液體的接觸面積增加，從而造成使用過程中的防腐蝕功能逐漸喪失，造成腐蝕問題的不斷出現。第三，對化工機械構件進行材料的統一化處理。材料的統一性能夠避免不同材料使用過程中出現的物理腐蝕現象，降低材料腐蝕率。第四，預防結構構件生產過程中的縫隙，縫隙的出現是造成化學腐蝕問題的主要因素之一，對此，在化工機械構件連接位置施工時，需要嚴格控制連接位置處的縫隙。第五，在化工機械設備生產完成后，需要對設備構件表面進行防銹漆的涂布，同時結合構件形式優化措施，對整個化工機械設備進行防腐蝕處理，將設備同外界環境進行隔離處理，如涂布防銹漆，需要保證構件的所有位置全部被涂布，避免出現遺漏問題，影響化工機械設備的正常使用。第六，機械設備在使用過程中，發現積水問題需要及時清理，并將殘留在表面的水漬清潔干凈，保持化工機械設備的表面干燥。第七，避免化工機械設備的表面出現凹陷。為了避免這一問題對化工機械設備的腐蝕效果，可以在設備上進行排水孔的設計，從而保證化工機械設備表面凹陷位置處水分的充分排除。第八，接卸設備焊接時，需要盡量避免應力問題的集中或者內應力問題，最好的方法是在施工過程中采用連續焊接方法，這樣能防止因焊接過程中內應力問題而出現間斷焊接問題。

3.4 控制腐蝕源

在我國當前的化工機械設備防腐蝕中，大部分是通過對化工機械設備的表面處理來實現防腐蝕性能，這是當前成本較低且操作較為方便的一種腐蝕措施，通過表面覆蓋層能夠廣泛地在當前的化工機械設備生產中使用。但隨著科技的快速發展，傳統的機械設備腐蝕控制措施應不斷提高，如從環境方面著手、從腐蝕源著手等，在生產的過程中對化工機械設備的所處環境進行控制，降低環境中各種因素的腐蝕，通過這種方法能夠對化工機械設備生產時所處環境的空氣和潮濕度等進行顯著的控制，從而最大化地控制可能造成腐蝕的因素，降低企業的設備維護和保養費用，提高設備的防腐蝕效果。

3.5 物理層面防腐蝕

對于化工機械設備的防腐蝕措施，除了從化學層面上考慮外，還可以在物理方面進行控制。選擇耐腐蝕性的金屬材料進行化工機械設備的生產，應用原電池原理是比較常見的兩種物理防腐蝕措施，但在化工機械設備的生產中，還有兩種最為簡單的物理處理方法。第一，在化工機械設備的生產過程中，在化工機械設備的機械構件外層涂布惰性金屬或耐腐蝕涂層，能夠盡量減少化工機械設備同外界腐蝕性氣體和液體的接觸，降低化工機械設備使用過程中出現腐蝕的可能性[8]。第二，在機械設備的焊接時，為了保證焊接效果，需要注意焊接過程中的縫隙和角落問題，防止因焊接操作造成溶液和殘渣在化工機械設備存在堆積空間，這樣能夠大大延長化工機械設備的使用壽命[9]。

3.6 提高安全生產意識

化工機械設備的使用過程中，除了物理和化學等常規防腐蝕措施之外，還需要加強對生產人員的安全生產意識培養，要求生產人員在化工生產過程中嚴格遵循相關的生產規定，定期對化工機械設備進行安全檢查，發現化工機械設備出現腐蝕現象或者損壞現象時，需要及時報備，通知相關部門對其進行維護和處理。提高生產過程中的安全性，是降低安全生產事故發生的主要措施。此外，由于化工生產本身的環境特殊性，相關部門需要加大資金投入升級生產設備，同時不斷提升物理方面的防腐措施，最大程度地保證化工機械設備生產過程不會出現腐蝕危害問題。

4 結語

化工產品本身具有一定的特殊性，為了保證生產過程中的安全性，同時避免生產中的設備腐蝕浪費和環境污染問題，化工機械設備的防腐蝕措施顯得尤為重要。化工機械設備在生產過程中出現腐蝕的原因一方面是由于本身的金屬材料，此外還有結構的設計問題以及生產環境問題等，根據不同的腐蝕原因制定相關的防腐蝕措施，提高化工機械設備生產安全性，是當前化工行業提高化工生產質量的重要措施。