提高化工機械防腐能力的有效路徑

唐愛華，金 偉

（1.華北石化公司四聯合運行部，河北任丘 062550；2.華北油田煤層氣搶險維修中心，山西晉城 048203）

0 引言

化工企業的生產環境本身具有一定危險性，如果化工機械設備的防腐工作不到位，很可能使機械設備局部發生化工物質泄漏，容易發生安全事故。化工機械設備的使用壽命與其防腐措施有密切關系，假如防腐措施疏忽導致機械設備出現了局部腐蝕，便為之后的成倍腐蝕找到切入口，腐蝕程度和速度會隨之提高增強。雖然隨著科技的飛速發展，化工機械設備的使用年限得到延長，但是提高機械設備的防腐能力仍然是企業需要提上日程的問題。

1 化工機械出現腐蝕的原因

1.1 化工設備運行強度過大

化工機械設備會產生運行過程中的普遍腐蝕，只是在機械設備正常運行強度下的腐蝕力度并不很大，仍在機械設備使用壽命考慮范圍之內。如果化工機械設備進行強度過大的運行，高強度運行過程中產生的振動更加強烈，對于機械設備的腐蝕力度也會加強。化工機械設備在高強度運行的過程中，其自身處于一種高負荷狀態，長時間處于這種高強度運行環境下對于設備本身是不利的。機械設備雖然沒有人工疲勞期，但是同樣有使用壽命，運行強度過大勢必會相應縮短使用壽命。化工機械設備在高強度運行的情況下，機械設備與工作環境中的空氣等其他物質接觸摩擦更為頻繁、更為強烈，出現點腐蝕和縫隙性腐蝕是不可避免的，再加之機械設備處于強度過大的工作環境，更讓機械設備的腐蝕程度加深，速度加快。

1.2 設備操作環境中含腐蝕性物質

化工機械設備工作的環境復雜，空氣中不定變化的濕度和溫度本身就會在與機械設備接觸的過程中對其外部進行腐蝕；化工生產環境和設備操作環境中漂浮的化學物質復雜，帶有腐蝕性的物質通過揮發和蒸發形成腐蝕性氣體，腐蝕性氣體在與機械設備接觸的過程中難免會在設備表面產生物理作用和化學反應。改變化工設備操作環境是不現實的，因此，提高機械設備的防腐蝕能力還需從防腐措施上入手，只有將防腐措施做好才能讓外界工作環境與機械設備本身更少地直接接觸。一般而言，機械設備外部的腐蝕雖然不是變化十分明顯，但也會隨著時間腐蝕的積累而肉眼可見，由外至內的防腐蝕措施才是減少機械設備出現腐蝕問題的直接措施。

1.3 設備內部存在腐蝕因素

化工機械設備內部的零部件之間也存在腐蝕問題，各種用途的零部件制造金屬材質有所差異，在充當介質或者受力時，由于結構發生變化或者零部件之間相互觸碰而產生設備內部腐蝕。在機械設備運行的過程中，由于需要外界施加壓力和動力使設備內部各零部件相互配合，因此，零部件間的接觸摩擦便會產生相互腐蝕作用。此外，在不同的壓力動力條件下，機械設備為了完成生產工作在內部會形成電解或電極環境，無論是設備內部發生物理作用還是化學反應都會對設備的內部產生腐蝕。隨著機械設備工作時間的積攢和工作強度的增強，腐蝕印記越來越明顯，從而形成由內而外的腐蝕，機械設備在內外腐蝕的共同作用下，其防腐蝕能力所面臨的挑戰也越來越嚴峻。

2 化工機械產生腐蝕的主要種類

2.1 化學腐蝕

化工機械設備運行時的高溫干燥環境是化學腐蝕產生的有利條件和前提，在高溫干燥的環境下，腐蝕介質與金屬之間的接觸更為直接。金屬表面與腐蝕介質產生化學反應并形成新的氧化物，是化學腐蝕進行并完成的過程。在化學腐蝕過程中，除了腐蝕介質與金屬，其他物質較少參與，比如：高溫干燥環境下具有氧化性的腐蝕介質與鋼材等金屬，表面接觸后會生成氧化鐵，或出現金屬表面脫碳等現象。化學腐蝕開始時，由于氧化性的腐蝕介質與金屬接觸會在金屬表面形成一層氧化膜，氧化膜的形成能夠從一定程度上減慢腐蝕速度，對金屬起到暫時的保護作用；一旦氧化膜不完整，腐蝕活動還會繼續進行。如果不對化工機械設備采取及時的防腐措施，隨著化學腐蝕的持續進行，機械內部零部件等內部結構很可能被破壞而發生性質上的變化，同時，化學腐蝕發生之后產生的氧化物堆積也會影響機械設備的正常有序運行。

2.2 電化學腐蝕

電化學腐蝕發生的條件與化學腐蝕有所不同，電化學腐蝕在潮濕的環境下更容易發生，在金屬和電解質組成兩個電極的情況下便會由于兩者電極點位高低差異而在金屬表面發生電化學腐蝕，常見的鐵生銹就是鐵在常溫潮濕的環境下與空氣中的氧氣在鐵金屬表面發生了電化學腐蝕。電化學腐蝕的發生是有條件的，氧氣和金屬是必不可少的反應物質，潮濕環境是電化學腐蝕產生的必要前提，在干燥條件下電化學腐蝕并不容易產生。化工機械設備在運行過程中無法保障整個運行過程都處于干燥環境，化工生產同樣需要水等液體參與生產，因此，潮濕的環境便為電化學腐蝕提供了電解質溶液。電化學腐蝕相比化學腐蝕在化工生產中較為常見，由于化工生產環境具有復雜性，無論是水蒸汽還是液體加工原料都會為電化學腐蝕的產生提供有利條件。

3 提高化工機械防腐能力的有效路徑

3.1 在設計方案中改進工藝、結構和強度方面的防腐設計

化工機械工作環境是客觀存在的，從改變客觀環境入手減少腐蝕物質不太現實，因此，只有在設計時對防腐工藝進行改進才能有效提高化工機械防腐能力。很多化工機械設備在設計時出現結構過于復雜或設計不合理等問題，設計環節出現的問題會在使用過程中逐漸暴露出弊端。機械設備內部構造越復雜維修越有難度，復雜的設備結構更容易使腐蝕性的物質堆積，并容易使檢修人員排查安全隱患時出現檢修盲區，隨著腐蝕物一次次地被忽略，機械故障的危機也越來越逼近。因此，在設計化工機械設備的時候要考慮全面，將防腐工作做到位：①機械設備的整體形狀和內部構造避免過于復雜，避免選材的材料種類過于多樣，同種材料間比異種材料間發生腐蝕的可能性低很多；②設備構造盡量避免留縫隙并合理處理連接處，以便之后設備清洗和維修工作的順利進行，縫隙少也能控制縫隙腐蝕發生的可能性；③盡量避免焊接缺陷的發生，在焊接處應該多涂防腐涂料，焊接處是機械設備整體較為薄弱的地方，需要不斷提高焊接工藝。機械設備運行過程中對于運行強度的要求不同，設計時應更多地提升設備本身強度，盡可能留出更多的腐蝕空間。化工機械設備設計方案在建造的過程中起到較為重要的引導作用，無論是在工藝、結構還是強度方面都要保障防腐作用的有效發揮。

3.2 選用具有較強防腐能力的機械設備制造材料

制造化工機械設備的最常用制造材料是碳素鋼，由于碳素鋼的低成本和簡單工藝比較符合企業經濟效益要求，便成為制造過程中最受青睞的主要材料。但是，碳素鋼在防腐方面并不具備優勢，甚至處于劣勢地位，即使在表面涂抹防腐涂料也不能從根本上解決機械設備運行過程中因為產生劃痕所引起的腐蝕問題。因此，企業在選擇機械設備制造材料的時候應該選用性價比比較高的材料，不能過分追求低成本。機械設備制造材料從根本上決定了日后運行過程中防腐效果能否達標，雖然企業選用耐腐蝕鋼材的成本要比碳素鋼高，但從長遠角度看，提高制造成本可以降低機械設備后期使用和維修的成本。防腐材料能延長機械設備的使用壽命，與其在后期維修上占用成本，不如在制造時多在使用防腐材料上投入成本，這樣制造出的機械設備的運行會更加有保障，企業生產也會更加順利。

3.3 金屬表面采用防腐涂料形成金屬防腐膜

金屬表面涂防腐材料是保護機械設備最直接的方法，防腐涂料形成的防腐膜將金屬與腐蝕物質阻隔，一定程度、一定時間內完整的防腐膜能夠起到有效的防腐作用，雖然防腐膜受到破壞后做不到完全屏蔽防腐物質的作用，但仍然能夠緩解金屬表面的腐蝕速度。涂防腐涂料能夠在金屬表面形成防腐膜，能夠在一定程度上阻隔金屬與外界環境的接觸，化學腐蝕和電化學腐蝕由于條件不足便不容易發生，這樣便形成了對金屬表面的陰極保護。常見的防腐涂料有很多，成本和性能各不相同，企業在選用防腐涂料時應該根據實際情況和需求貨比三家，比如著重附著力和抵抗力的可以選用環氧樹脂涂料，但是這種涂料抗老化性能不高。每種涂料都有自身優勢和劣勢，根據自身需求使用合適的涂料才是明智做法，切忌目光短淺、過度關注成本價格而為機械設備生產埋下安全隱患。

3.4 采用氫腐蝕處理法對材料、環境和應力等方面抑制腐蝕

化工機械設備在存放時容易吸收存放環境中的氫，在制造過程中也會隨電鍍、焊接等制造環節吸收并積存氫，氫腐蝕是化學腐蝕中最嚴重的一種，為了防止氫腐蝕對機械設備產生嚴重破壞，要對設備氫腐蝕產生的內因和外因采取抑制措施。選材時盡量選擇對氫不太敏感的抑制材料，如抗氫蝕鋼即使與氫接觸也能在金屬表面形成穩定碳化物，從而抑制腐蝕的發生和進行。在對有氫物質的環境進行抑制時，需要借助緩蝕劑、塑料保護層等手段盡可能減少氫與金屬的接觸。與前兩種抑制方式不同的是，應力抑制更多是依靠制造工藝技術，在制造環節中對拉伸、焊接過程中的應力進行抑制，避免氫脆程度加深。

4 結束語

化工機械設備是企業生產能夠順利進行的重要支撐，對機械設備的有效保護同樣是為企業生產的有序進行保駕護航。對企業而言，關注機械制造成本并沒有錯，但單純為了追求低制造成本而不顧生產中存在的安全隱患，等到故障發生時將追悔莫及。化工機械的防腐蝕工作不僅僅影響企業的生產進度和經濟成本，還關系著企業的生產安全，為了減少企業生產的安全隱患和經濟隱患，必須將機械設備防腐工作做到位。