化工機械設備的腐蝕原因及防腐措施

喬 鵬

(山西焦煤運城鹽化集團有限責任公司，山西 運城 044000)

化工機械設備腐蝕是指由于自然介質的影響，設備在形狀、大小等方面發生變化，從而導致設備受到破壞，最終造成設備的損失。因此，在生產過程中，嚴格控制材料的選擇和生產，不僅能提高化工機械設備的防腐性，還有助于延長化工機械設備使用壽命，降低生產成本，提高企業利益。

1 化工機械設備腐蝕原因

1.1 設備本身原因

1)不同的機械裝置材料結構，對各種介質的抗腐蝕能力也不同。致密金屬的結構要比粗糙金屬的結構耐腐蝕得多。例如：在同一條件下，鋼制成的設備要比用鐵造成的設備更耐腐蝕。

2)機械設備突出的部位及其結構連接處容易受到腐蝕。例如：設備靠口、死角、縫隙金屬腐蝕的速度比同一部位更快，腐蝕的速度也比其他設備快。

3)設備的表面越粗，腐蝕速度也越快，相反的表面更光滑，有氧化膜保護的腐蝕速度也更慢。

4)裝置結構越復雜，腐蝕的速度也就越快。當機械裝置的設計太過復雜時，出現問題的可能性也會大增。例如，從積塵、積液、設備應力等角度來看，更容易引起設備局部腐蝕[1]。

1.2 生產環境的原因

1)化工生產環境通常是腐蝕的介質，機械設備在空氣中暴露腐蝕的速度將加快，如酸、堿、鹽類、介質種類、pH值和氧含量都是造成設備腐蝕的主要原因。

2)化工生產時，介質溫度不斷上升，相對壓力也在不斷增加，因此，根據化學反應的情況可以看到，隨著溫度的升高，腐蝕速率增加了1～3倍。同時，隨著溫度升高，接觸面也擴大，設備腐蝕的速度也相應增加。

2 化工機械設備的防腐措施

2.1 選用合適的制造材料

每年化工裝備都會因腐蝕而報廢，不僅造成企業巨大經濟損失，而且還會造成資源浪費和污染。因此，在化工機械設備生產過程中，應嚴格檢查設備制造材料，以防止化工設備的腐蝕，在條件允許范圍內，如果我們可以找到無污染的塑料，并且能夠滿足生產計劃，那么就不必選擇金屬材料，但是如果必須選擇金屬材料，那么就必須根據金屬材料的使用年限、適應環境等方面選擇適合使用的材料。此外，雖然我們認為選擇材料原則是以企業最終的利潤為基礎，但在可持續發展戰略要求的需求下，我們還應綜合考慮環境作用和設備的使用壽命。

通常在選購機械設備材料的時候，大多數是碳素鋼，這種材料的價格低，采購方便，而且易加工。在普通情況下，腐蝕不會對其造成危害，但在化工工業高濃度腐蝕介質下，由于它的耐腐蝕能力較差，很容易發生腐蝕。例如，常用的Q235鋼，在酸氣和煙霧介質中腐蝕的速度在0.5 mm～1.2 mm以上，雖然企業經常進行防腐漆，但只要涂膜被劃傷或部分脫落，就會產生電化學腐蝕，進而不斷擴大，使用壽命極大降低，因此化工企業一般不選擇這類鋼料作為化工材料，而是選用16 MuCu、09 MuCuPTi等抗腐蝕強的普通低合金鋼[2]。

2.2 結構與工藝

由于幾何形狀上的復雜設計，機械應力、積液、熱應力、積塵和金屬表面膜的損壞，都會引起局部氧化、縫隙、應力腐蝕等。因此，為了保證化工設備的質量，應從腐蝕角度對其結構、工藝設計進行綜合考慮。要求如下：

(1)設計形狀應盡量簡潔。(2)防止建筑表面的破損和痕跡。(3)在選擇構件時應盡可能采用相同的材料，因為不同材料很容易發生電偶腐蝕，如機座、主機等。(4)最大限度地減少空間的縫隙。(5)選擇好的防銹漆和合適的結構方式，使腐蝕介質與構件保持完全隔離，進而達到防腐的效果。特別是焊接之間的漆面，合理地涂漆結構(例如兩個型材的連接部分應采取背靠式等)，可以使每一個部分都能方便地涂漆。(6)為防止化工設備滯留的殘存水，在構件設計中應避免置于上方的容器形凹處，如果無法避免這類情況的發生，應在設計中建立排水孔。(7)為避免焊接時內應力集中，采用連續焊、間接焊等方法，易產生內應力。(8)防止縫隙腐蝕，在設計結構連接時應合理，常見兩種相連形式：搭接與對接，搭接頭應盡量不使用鉚連接，因為鉚連頭夾縫中含有液體及灰塵，容易引起縫隙腐蝕。因此采用焊接接頭比較合適。焊接應采用雙邊連續填角焊，這樣的搭接面完全封閉，不容易腐蝕。如果使用單面焊接，搭接表面出現空隙，則會造成縫隙腐蝕、電偶腐蝕等。因此，不推薦大家采用此類的方法。而對于焊接頭的連續焊接，應盡量采用雙面連續對接進行焊接，以有效防止焊接縫隙發生腐蝕[3]。

3 其他腐蝕的防護措施

3.1 增加了機械裝置上的金屬護層

通常機械設備表面會涂抹和噴鍍一種比較耐腐蝕的金屬或非金屬材料，還可對金屬進行氧化和磷化，使設備表面的金屬與介質保持隔離，從而降低金屬腐蝕。保護層是有效防護的措施，除了使金屬表面形成一層密封的物質，而且還能使介質與金屬材料有效地隔離，從而避免發生腐蝕。因此，在機械裝置上增加一層保護膜，可以使設備表面的電化學腐蝕和化學腐蝕大大減少。最常用的是金屬護層方法，主要用于在金屬表面噴鍍或電鍍，然后在金屬表面涂抹致密的合金或金屬。金屬噴鍍是在高溫下將金屬熔化，用壓縮空氣噴出熔化金屬的霧狀粒子，噴到基體表面預先處理。形成金屬鍍層。采用這種方法所得到的金屬鍍層相對堅固，可起到良好的保護效果。

3.2 緩蝕劑的使用

緩蝕劑是一種能夠有效地降低金屬在高濃度下的腐蝕。目前，緩蝕劑主要應用于設備、過濾、管道化學清理和冷卻水系統防腐蝕的過程，這種防腐蝕措施不僅可以極大地提高設備的抗腐蝕能力，而且具有較高的經濟和社會利益，因此也能起到較好的保護作用。

3.3 環境防腐處理

環境防腐是指在不影響設備的使用情況下，通過改變工藝環境的條件，減少對設備腐蝕的影響。主要的內容如下：(1)在環境中去除腐蝕的介質。如去除環境中腐蝕物質的水、氧和其它有害成分，可采用去氧劑除除氧、除濕等措施，確保裝置的金屬露點、有效地控制設備內的水份等。(2)在材料表面加鍍或防腐劑，如硫基笨、硫酸鹽、亞硝酸等防腐劑。需要注意的是，在使用時應嚴格控制試劑濃度。

4 陰極保護和陽極保護法

陰極保護是將金屬材料用作腐蝕電池的一種陰極，使其不受腐蝕。主要的措施是用犧牲的陽極保護法來將比較活剝的金屬或其合金連接到需要保護的金屬之間，從而產生原電池。一般情況下，使用活性金屬時，會腐蝕電池正極，而被保護的金屬則作為一個陰極來達到保護。對于容易鈍化的液體和金屬構成的腐蝕系統，可采用陽極電流外部進行處理，通過鈍化陽極使需保護設備減少腐蝕，從而達到防銹的目標。

5 結語

設備腐蝕與破壞是化工企業損失慘重的主要原因之一，化工機械設備的損壞不但會影響生產任務正常工作，而且最終會影響設備使用壽命，而且在金屬設備被腐蝕后，如果繼續使用，將會存在很大的安全風險，同時還會存在很大的污染危險。因此，加強化工機械設備防腐力是今后我們研究的焦點，這項工作對減少后續費用，提高設備的使用壽命起著重要作用。