淺談化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)

郭洪強(qiáng)

[摘要]鋼鐵生銹是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見(jiàn)到的現(xiàn)象，說(shuō)明鋼鐵會(huì)在大氣環(huán)境下發(fā)生腐蝕，考古發(fā)掘很難出土鋼鐵文物，說(shuō)明鋼鐵在土壤中腐蝕更快。化工設(shè)備多是用金屬材料制造，腐蝕給化工生產(chǎn)造成極大破壞。造成腐蝕的原因是多種多樣的，我們要對(duì)設(shè)備采取一定的防腐蝕措施，減緩腐蝕速度，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

[關(guān)鍵詞]化工設(shè)備 腐蝕 防護(hù)

1.腐蝕及腐蝕的危害

材料與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞稱為腐蝕。金屬材料如鐵生銹（圖1）、銅生綠銹（圖2）、鋁生白斑的現(xiàn)象屬于腐蝕，非金屬材料如塑料、橡膠的老化、龜裂等也看做是腐蝕。

腐蝕危害到國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén)，造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。尤其在化工生產(chǎn)中，由于物料（如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等）往往具有強(qiáng)烈的腐蝕性，而化工設(shè)備被腐蝕將造成嚴(yán)重的后果：如腐蝕產(chǎn)物影響化工產(chǎn)品質(zhì)量;腐蝕引起設(shè)備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性、造成跑冒滴漏損失物料、增加原材料消耗、惡化勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品成本;腐蝕產(chǎn)物會(huì)堵塞儀器儀表管口導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)或控制失靈;腐蝕使設(shè)備強(qiáng)度不足導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢;腐蝕引起大的火災(zāi)爆炸事故造成的人員傷亡、環(huán)境破壞的損失遠(yuǎn)超設(shè)備價(jià)值，因此，化工設(shè)備的腐蝕與防腐問(wèn)題必須認(rèn)真對(duì)待。

2金屬材料腐蝕分類(lèi)

2.1按照腐蝕機(jī)理分類(lèi)

（1）化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是指金屬與干燥的氣體或非電解質(zhì)溶液產(chǎn)生化學(xué)作用引起的腐蝕。化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生，且溫度越高，腐蝕介質(zhì)濃度越大，腐蝕速度越快。如各種管式爐的爐管受高溫氧化，金屬在鑄造、鍛造、熱處理過(guò)程中發(fā)生的高溫氧化等。化學(xué)腐蝕后若形成致密、牢固的表面膜，則可阻止外部介質(zhì)繼續(xù)滲入，起到保護(hù)金屬的作用，如鋁與氧形成Al2O3表面保護(hù)膜。

（2）電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液產(chǎn)生電化學(xué)作用引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見(jiàn)的腐蝕，如金屬在酸、堿、鹽溶液、土壤、海水中的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕強(qiáng)烈的多，金屬的破壞大多是由電化學(xué)腐蝕引起的。

2.2按照腐蝕形態(tài)分類(lèi)

（1）全面腐蝕

全面腐蝕分布在整個(gè)金屬表面上，腐蝕的分布和深度相對(duì)較均勻，所以也叫均勻腐蝕。碳鋼在強(qiáng)酸中發(fā)生的腐蝕就屬于均勻腐蝕，這是一種質(zhì)量損失較大而危險(xiǎn)性相對(duì)較小的腐蝕，對(duì)于化工容器而言，可通過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)增加設(shè)備的壁厚來(lái)保證設(shè)備的安全。

（2）局部腐蝕

局部腐蝕主要集中在金屬表面某些極其小的區(qū)域，由于這種腐蝕的分布、深度很不均勻，預(yù)測(cè)和防止也比較困難，常在整個(gè)設(shè)備較好的情況下，發(fā)生局部穿孔或破裂而引起嚴(yán)重事故，所以危險(xiǎn)性很大。常見(jiàn)的局部腐蝕有縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕等。

縫隙腐蝕一般發(fā)生在狹小的縫隙之間，縫隙寬度大約在0.025-0.1mm之間可能發(fā)生縫隙腐蝕。縫隙太小，液體由于表面張力作用難以進(jìn)入縫隙，縫隙太大，液體能夠進(jìn)行對(duì)流流動(dòng)，一般不會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕。化工設(shè)備的法蘭連接、接管、螺栓、墊片、換熱器管子與管板連接等位置容易發(fā)生縫隙腐蝕。

晶間腐蝕是指金屬材料在一定的腐蝕性介質(zhì)中沿材料晶體邊界發(fā)生的腐蝕破壞。晶間腐蝕的金屬損失較少，但是由于腐蝕后晶間材料結(jié)合力降低導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降。如受晶間腐蝕后的不銹鋼，表面看變化不大，但能承受力極小，甚至一敲即碎。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金鎂合金等材料常用來(lái)制造化工設(shè)備，他們極易發(fā)生晶間腐蝕。

2.3按照腐蝕的環(huán)境分類(lèi)

按照腐蝕的環(huán)境可分為大氣腐蝕、水和蒸汽腐蝕、土壤腐蝕、化學(xué)介質(zhì)（酸、堿、鹽）腐蝕等。

3.化工設(shè)備防腐方法

造成材料腐蝕的原因很多，影響因素也十分復(fù)雜。材料品種很多，腐蝕環(huán)境也千差萬(wàn)別，因此防止腐蝕的方法也很多，目前常用的方法有表面覆蓋層、電化學(xué)保護(hù)、添加緩蝕劑保護(hù)等方法。

（1）表面覆蓋層保護(hù)

表面覆蓋層是用耐蝕性良好的金屬或非金屬材料覆蓋在耐蝕性能較差的材料表面，將基體材料與腐蝕性介質(zhì)隔離開(kāi)，以達(dá)到控制腐蝕的目的。表面覆蓋層主要有金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層兩大類(lèi)。

金屬覆蓋層有電鍍（如鍍銅）、化學(xué)鍍（如化學(xué)鍍鎳）、雙層金屬（女口鋼板上壓上不銹鋼板）、金屬襯里（碳鋼管道內(nèi)襯鉛）等

非金屬覆蓋層主要有涂料覆蓋層（如涂刷防銹漆）、玻璃鋼襯里（碳鋼反應(yīng)釜內(nèi)襯酚醛樹(shù)脂）、橡膠襯里（如碳鋼內(nèi)襯氟橡膠）、搪瓷玻璃襯里等。

覆蓋層這種保護(hù)措施是防腐蝕方法中最普通、最實(shí)用、最主要的方法之一。它不僅能提高基體金屬的耐腐蝕性，還能節(jié)約大量的貴重金屬和合金，因而得到大量應(yīng)用。

（2）電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)根據(jù)金屬電化學(xué)理論，盡量降低電解質(zhì)溶液中金屬的電極電位，可以使金屬難于失去電子，提高金屬的電極電位，使金屬鈍化，從而降低金屬的腐蝕速度。這種通過(guò)改變金屬在電解質(zhì)溶液中的電極電位，控制腐蝕速度的防腐蝕方法稱為電化學(xué)保護(hù)。這種保護(hù)方法廣泛應(yīng)用于地下管道、海上石油平臺(tái)、海船、鐵塔等，化工生產(chǎn)中的貯槽、換熱器、塔設(shè)備等也可以采用電化學(xué)保護(hù)的方法，

（3）緩蝕劑保護(hù)

向腐蝕介質(zhì)中添加少量的物質(zhì)，這種物質(zhì)能夠減緩金屬電化學(xué)腐蝕的過(guò)程，從而減緩金屬的腐蝕，這種防腐蝕方法叫緩蝕劑保護(hù)。如臭氧處理冷卻水的技術(shù)。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，能在金屬表面上形成一層y-Fe2O3氧化膜，降低腐蝕速度，且臭氧的強(qiáng)殺菌作用，有效地控制了循環(huán)水中微生物的生長(zhǎng)，減輕了生物污垢及其引起的垢下腐蝕。