化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)及防腐對(duì)策

趙 真

（哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150001）

化工生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備所處環(huán)境往往比較復(fù)雜和惡劣，容易使機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，輕則影響設(shè)備的外觀，嚴(yán)重時(shí)將引起安全事故，所以機(jī)械設(shè)備腐蝕不容小覷，有必要深入探究有效的防腐對(duì)策。

1 化工機(jī)械設(shè)備腐蝕

腐蝕是指機(jī)械設(shè)備材料在環(huán)境等因素作用下產(chǎn)生的變質(zhì)與破壞現(xiàn)象。對(duì)于化工機(jī)械設(shè)備，腐蝕現(xiàn)象按照機(jī)械設(shè)備的材質(zhì)可以分成兩種類型，即金屬腐蝕與非金屬腐蝕。

其中，金屬腐蝕是指由化學(xué)或電化學(xué)造成的破壞，此外還包括生物作用與物理作用。這種腐蝕的形態(tài)大致可分成均勻與局部?jī)深悺２煌螒B(tài)往往相互關(guān)聯(lián)，在實(shí)際的腐蝕當(dāng)中可能包含多種形態(tài)。調(diào)查可知，局部腐蝕占比可達(dá)70%以上，同時(shí)某些局部腐蝕具有突發(fā)性，造成的后果具有災(zāi)難性，能引起很多安全事故。對(duì)此，不論是在選料還是在操作過(guò)程中，都要密切注意局部腐蝕，一旦發(fā)現(xiàn)，必須立即采取措施處理[1]。

對(duì)于非金屬腐蝕，由于絕大部分非金屬都不導(dǎo)電，所以這種腐蝕通常是指純化學(xué)作用下或物理作用下產(chǎn)生的失效破壞。在非金屬材料的表面和介質(zhì)發(fā)生接觸以后，氣體與溶液都會(huì)立即擴(kuò)散到非金屬材料中，進(jìn)而使材料自身各項(xiàng)性能發(fā)生明顯的變化，比如強(qiáng)度降低和發(fā)生軟化與硬化。

2 化工機(jī)械設(shè)備防腐

不同類型的材料處在不同的環(huán)境條件下所產(chǎn)生的腐蝕不同，包括腐蝕的形態(tài)和速度。在化工生產(chǎn)這種特定環(huán)境中，首先應(yīng)選擇腐蝕速度相對(duì)較慢的材料，其次是通過(guò)涂覆涂料或改善設(shè)計(jì)來(lái)起到預(yù)防與延緩腐蝕的作用。

2.1 選擇適宜的耐腐蝕材料

要想保證選材的正確性，一方面要有完善且正確的數(shù)據(jù)，另一方面要具備腐蝕與防腐方面的知識(shí)。對(duì)材料而言，其耐腐蝕性是一項(xiàng)重要性能，和環(huán)境有著密切的關(guān)系，可借助均勻腐蝕率進(jìn)行評(píng)價(jià)，目前分成以下四個(gè)等級(jí)：第一級(jí)為腐蝕率小于0.05mm/a，優(yōu)良；第二級(jí)為腐蝕率在0.05～0.50mm/a，良好；第三級(jí)為腐蝕率在0.5～1.5mm/a，雖然也可以使用，但腐蝕情況會(huì)比較嚴(yán)重；第四級(jí)為腐蝕率大于1.5mm/a，不可使用，因?yàn)楦g情況會(huì)十分嚴(yán)重。不同材料的腐蝕率可以在說(shuō)明和手冊(cè)當(dāng)中查詢到。然而，對(duì)化工生產(chǎn)這種復(fù)雜且惡劣的環(huán)境而言，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定材料的腐蝕率，具體的操作方法為：取一定面積材料放到與生產(chǎn)環(huán)境相接近的環(huán)境當(dāng)中，持續(xù)數(shù)日以后將其取出，清洗干凈后稱取質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算確定單位時(shí)間該材料單位面積質(zhì)量損失率，最后根據(jù)材料的密度采用專門的公式計(jì)算腐蝕率。需要注意的是，以上指標(biāo)是針對(duì)金屬材料而言的，非金屬材料的耐腐蝕性能需將外形的破壞程度、強(qiáng)度丟失與重量增加等作為依據(jù)來(lái)判斷[2]。

2.2 防腐設(shè)計(jì)

對(duì)設(shè)計(jì)與制造人員而言，應(yīng)充分了解設(shè)備腐蝕方面的知識(shí)，并參考以往的案例，避免由于設(shè)計(jì)原因?qū)е赂g加劇。

（1）盡可能消除死角與縫隙。死角與縫隙都是液體無(wú)法流動(dòng)的部位，雖然外部溶液當(dāng)中金屬腐蝕的腐蝕率相對(duì)較低，但這兩個(gè)部位因腐蝕產(chǎn)物不斷積聚或液體停滯等原因會(huì)使電位及pH 出現(xiàn)明顯的變化，進(jìn)而造成腐蝕，并且由以上原因造成的腐蝕還很難發(fā)現(xiàn)，且發(fā)展速度很快，極易產(chǎn)生破裂及穿孔。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能消除死角與縫隙[3]。

（2）消除或減小應(yīng)力。部分設(shè)備不僅要承受外壓力，還會(huì)在加工制造時(shí)產(chǎn)生一定應(yīng)力，此時(shí)受特殊環(huán)境條件的作用，可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在采用不銹鋼設(shè)備及部件時(shí)十分常見(jiàn)，不僅破壞的過(guò)程特別突然，而且危害極大。對(duì)此，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)能杜絕或減輕這種腐蝕帶來(lái)的危害，比如通過(guò)設(shè)計(jì)使應(yīng)力的實(shí)際分布達(dá)到均勻，避免應(yīng)力在局部聚集。在條件允許時(shí)還可通過(guò)退火來(lái)達(dá)到去應(yīng)力的目的，消除對(duì)鍛件、鑄件和焊接件進(jìn)行制造時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，但要注意退火時(shí)高溫會(huì)使設(shè)備發(fā)生變形，并且該方法對(duì)大型設(shè)備而言比較麻煩，費(fèi)用也很高[4]。

2.3 覆蓋層保護(hù)

覆蓋層可分成非金屬與金屬兩種。涂層是目前廣泛應(yīng)用的防腐蝕方法，由溶劑、樹(shù)脂材料與橡膠漿液等原料制成防腐層，直接覆蓋在設(shè)備金屬表面。雖然該方法簡(jiǎn)單有效，但只能用在腐蝕強(qiáng)度不是很大的條件下。另外，非金屬襯里近幾年也得到了快速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，尤其是在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，考慮到絕大多數(shù)非金屬材料都具有良好的耐腐蝕性，如瓷磚、橡膠與塑料等，所以可將金屬和腐蝕環(huán)境分隔開(kāi)，使襯里設(shè)備在具備金屬剛性的同時(shí)具有非金屬材料的耐腐蝕性能[5]。

2.4 電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)指的是通過(guò)外加電流改變金屬的腐蝕電位，從而減慢金屬的腐蝕速率。該方法可分成陰極與陽(yáng)極保護(hù)兩種，目前已經(jīng)在化工生產(chǎn)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用，不僅效果顯著，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

陰極保護(hù)是指在待保護(hù)金屬的表面持續(xù)通入陰極電流，將金屬的電位改變?yōu)樨?fù)，同時(shí)減慢溶解的速度。該方法不適合結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的對(duì)象，因?yàn)楫?dāng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，會(huì)在與陽(yáng)極相距較近的位置產(chǎn)生很大電流密度，而與陽(yáng)極相距較遠(yuǎn)的位置電流密度卻很小，無(wú)法提供足夠的保護(hù)功能。該方法主要用于處在水中與土中的結(jié)構(gòu)，同時(shí)介質(zhì)的腐蝕性不可過(guò)強(qiáng)，否則將無(wú)法起到理想的保護(hù)作用。該方法不僅能防止均勻腐蝕，還能預(yù)防選擇性腐蝕、點(diǎn)蝕與沖擊腐蝕。

陽(yáng)極保護(hù)指的是對(duì)保護(hù)對(duì)象和外加電流的正極進(jìn)行連接，然后放到電解質(zhì)溶液中促使保護(hù)對(duì)象的陽(yáng)極發(fā)生極化，創(chuàng)建并長(zhǎng)時(shí)間維持在鈍態(tài)，并抑制陽(yáng)極溶解，減慢腐蝕的速度，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的目的。如果被保護(hù)對(duì)象無(wú)鈍化特征，則不可采用這一方法。

如果介質(zhì)具有較強(qiáng)的氧化性，則以陽(yáng)極保護(hù)為宜；如果以上兩種保護(hù)方法都可以使用，則應(yīng)優(yōu)先使用陰極保護(hù)；若不可忽略氫脆，則應(yīng)使用陽(yáng)極保護(hù)的方法。

2.5 保證操作規(guī)范性

化工設(shè)備防腐除了要從材料和防腐手段兩個(gè)方面入手，還要注意設(shè)備的操作，保證操作的規(guī)范性也能起到一定防腐作用。對(duì)此，要通過(guò)培訓(xùn)來(lái)提高操作人員的專業(yè)能力與安全意識(shí)，使他們能夠嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作。同時(shí)要加強(qiáng)設(shè)備的日常檢查與維修，尤其是耐腐蝕能力較差的設(shè)備，應(yīng)定期養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)可建立檔案記錄設(shè)備實(shí)際情況，以保證日常維護(hù)與檢修工作的針對(duì)性。發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)生腐蝕后，應(yīng)立即采取措施處理，以免腐蝕進(jìn)一步發(fā)展造成更嚴(yán)重的破壞。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，化工機(jī)械設(shè)備防腐并不是一項(xiàng)單純的技術(shù)內(nèi)容，而是與生產(chǎn)效率、安全、資源、節(jié)能、環(huán)保等都有一定關(guān)聯(lián)的綜合內(nèi)容。因此，在實(shí)際工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)腐蝕知識(shí)的教育和普及，并積極推廣各類防腐技術(shù)，這對(duì)促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保證經(jīng)濟(jì)效益都有十分重要的意義。