化工設備防腐蝕的有效措施研究

王鈺博(廣東石油化工學院，廣東 茂名 525000)

1 設備腐蝕的危險性

工業中，制造機械設備的原材料主要是金屬。一般金屬暴露空氣中時間過久就易發生腐蝕，在化工產中，含有較多腐蝕物質，如：酸性有機溶液、堿性有機溶液以及腐蝕氣體等各種腐蝕物質。這些物質與機械設備接觸，極易發生腐蝕，從而造成金屬的腐蝕，縮短機械設備的壽命，進而縮短機械設備檢查周期，造成停機帶來的時間和維修費用損失。另外，設備腐蝕中期，易出現滴漏、泄露現象，這樣一來造成材料的浪費，產品質量受到影響，對環境造成一定的污染，對工人身體造成一定傷害。設備由于腐蝕的影響造成易燃物質的泄露，容易發生爆炸引起火災，造成經濟的損失甚至危及生命[1-7]。

2 化工廠現有的防腐蝕措施

目前在化工廠中，主要采用：對耐腐蝕材料的開發，提高表面防腐蝕技術，緩沖腐蝕速度技術以及電化學保護的方法對設備進行防腐蝕保護。

2.1 耐腐蝕材料的開發

在一般制造業中，通常選用含有普通碳素鋼材料的機械設備，因其性價比較高，故在制造業比較受歡迎。但是在化工廠中，這種材料的設備往往耐腐蝕性沒有在正常環境下高，因其抗腐蝕性一般，在腐蝕性物質較多的環境下，機械設備腐蝕的速度加快。常用的碳素鋼中Q235號鋼，在酸堿性腐蝕物質情況下腐蝕速度快到0.5mm/a甚至1.0mm/a，針對這種現象，企業一般采取涂漆的方式對設備進行防腐，但是時間較長的情況下，漆膜易脫落從而引起設備與腐蝕物質接觸時間較長，出現腐蝕現象，導致設備壽命降低，故化工廠不應該選用此類鋼材做的原材料。研究發現設備主要材料為普通低合金鋼的抗腐蝕性比較高，如：6MnCu、09MnCuPTi等。數據表明，低合金鋼材料制造的機械設備壽命相較于普通碳素鋼材料制造的設備壽命高出其兩到三倍，盡管這種類型材料價格比較高，但是從總體利益來看，經濟效益是可觀的。防腐材料的開發與研究是防腐技術的一項突破，其主要包含金屬材料、高分子材料以及無機非金屬材料。金屬和合金材料是結構材料的主要元素，鋼鐵占主要地位，但是鋼的耐腐蝕性較弱。由有色金屬制成的高性能合金和材料的開發和應用發展迅速，金屬和合金材料是結構材料的主要元素，其中鋼占主要地位，但鋼的耐蝕性較弱。目前對較高性能的金屬和合金進行開發，成效較高，應用到實際工作中，一定情況下解決了工業中的部分腐蝕現象。含鉬高耐蝕合金以及鈦合金等。現在，耐腐蝕性非金屬材料在國內外化學廠廣泛使用。非金屬材料具有優良的耐腐蝕性，可以通過硬化等手段補充機械特性。在幾個加工廠漸漸地被更換，現在，使用了耐腐蝕性塑料、玻璃纖維增強塑料、黑鉛、玻璃襯里、工程陶瓷等。

2.2 表面防腐蝕涂層

金屬表面防腐蝕技術在目前防腐蝕技術中占比較高，高達87%。對表面實施正確的防腐蝕技術是必不可缺少的方法，其可以延長設備壽命、降低維修成本以及改善設備管理。并且，采用表面實施正確的防腐蝕技術可以促使整體材料的耐腐蝕性提高。涂、襯以及鍍、滲等常用在化工和石油化工領域，其中，使用最廣泛的是涂與襯。

2.2.1 防腐涂料

開發防腐涂料一直是研究的主題，在化工領域，建筑物，構筑物以及承裝物料裝置的內外壁等。數據顯示，抗腐蝕涂層的大約75%的損壞是由基材表面處理不當引起的，故應對表面處理的質量注意。目前在國際較受歡迎，比較有前途的材料有：富鋅、重腐蝕以及耐高溫、陶瓷性質的涂料等等。

2.2.2 襯里技術

裝置襯里材料采用強度較高的結構材料，如：鑄鐵、玻璃鋼以及低碳鋼等，襯里層選用耐腐蝕性較強的材料。襯里技術的分類大致為國外較為重視的緊襯和松襯等，襯里技術在化工設備和管道中應用較為廣泛。

2.2.3 其他表面工程技術

對金屬表面鍍鉻、鍍鋅以及鍍鎳，以達到金屬防腐蝕效果的技術，被稱為電鍍。在化學工業設備制造領域被廣泛使用。鋅涂層的鈍化是非常活躍的領域，在海洋大氣、工業大氣環境下，鋅涂層，可以顯著改善工作環境。無電解鍍是一種使用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進行自我催化劑氧化還原反應，在固體表面使金屬涂層沉積的一種成膜技術。與電鍍產品相比，無電解鎳合金和三元鎳合金的耐腐蝕性和選擇性優良。它們是國內外增長最快的表面處理方法之一。

考慮到環保要求，在最近10年，采用低鉻或非鉻的電鍍技術得到日益的重視。非電鍍技術也獲得更多的關注，包括有機硅樹脂、有機氟或其他樹脂在金屬表面防護的應用等，豐富了這一領域的技術進步。

噴涂是將火焰、等離子和弧焊相結合的技術。其效果是材料和產品中制造出金屬、合金、無機耐磨性表面層。化學熱處理方法，近十年來滲鋁、滲鉻已經廣泛應用于防止化學機械腐蝕中。磷化已作為一種重要的涂層預處理工藝使用很多年，從過去至今，磷化技術產生質的提升。

2.3 電化學保護

電氣化學保護是一種利用外部電流改變金屬腐蝕電勢以減緩腐蝕速度的技術。電化學保護分為陰極、陽極兩種保護。電化學保護作為一種既有效又實用的技術在化工領域尤為重視，應用較為廣泛。

2.4 緩腐蝕劑

緩腐蝕劑顧名思義，就是一種可以在腐蝕性環境中，降低金屬腐蝕速率的濃度較低的物質。該物質既可以是單一化合物，也可以多種化合物的組合物。緩沖劑在化工產業中主要是降低工業冷卻水系統的腐蝕、化工廠機械設備腐蝕以及管道和鍋爐等化學清潔過程中的腐蝕。在制造工藝過程中也會有少量的應用。在用于工業冷卻水系統的緩腐蝕劑工業生產中，需使用大量的工業冷卻水，并且在曝氣期間大量氧氣溶解其中，從而加重腐蝕。同時，腐蝕造成了水質變化，水質出現污濁，導致水資源的浪費，使用為了防止腐蝕的腐蝕抑制劑，防止設備腐蝕。物理、化學清洗設備，如化學清洗設備、管道、鍋爐等腐蝕抑制劑，其表面有污垢(比例、生銹比例、油比例和生物比例尺等)。通過化學方法將這些污垢恢復到原來的表面狀態的工程叫作化學洗滌。

3 結語

綜上所述，化工機械設備作為化工產業不可或缺的必備器材，對化工機械設備的防腐保護是重中之重，在化工生產領域越來越受廣泛關注。故提高化工機械設備耐腐蝕性，盡可能延長設備的壽命，降低工業生產成本，是化工產業較為關注的問題。