化工設備腐蝕與腐蝕控制的措施

畢啟玲

(克拉瑪依職業技術學院，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

化工生產離不開化工設備，化工設備是化工生產必不可少的物質技術基礎，是化工產品質量保證體系的重要組成部分。化工設備性能的優劣將直接關系到化工生產的正常進行，并對整個裝置的產品質量、生產能力和環境保護等都有重大的影響。化工生產條件苛刻，所用到的酸、堿、鹽以及其他許多介質腐蝕性很強。腐蝕不僅減薄了設備壁厚，而且有可能改變材料的組織和性能，所以要選擇合適的耐腐蝕材料或采取相應的防腐蝕措施，以提高化工設備的使用壽命和運行的安全性。

1 化工設備腐蝕的類型及影響因素

化工生產原理多樣，各種工藝裝置的任務不同，所使用的設備也不同。這些設備在使用過程中，會接觸到酸、堿、鹽等腐蝕性很強的介質，因此，化工設備會受到不同程度的腐蝕。按照腐蝕的機理，化工設備的腐蝕類型主要有兩種：電化學腐蝕和化學腐蝕[1]。

1.1 電化學腐蝕

化工生產中的腐蝕破壞絕大多數都是由電化學腐蝕引起的。化工生產中的大部分介質都屬于電解質，比如化工廠常見的硫酸、硝酸、鹽酸等溶液，也包括雨水、海水以及冷凝水等。當化工設備與這些電解質溶液接觸時，就可以形成腐蝕電池。化工設備上不同的零件所使用的金屬材料不同，其電極電位就不同，在腐蝕電池中，電極電位低的金屬會發生氧化反應，失去電子，以離子的形式進入溶液而被腐蝕。而電極電位高的金屬發生還原反應，當這種反應不斷進行，金屬就被不斷地腐蝕，比如酸泵泵軸的腐蝕，硝酸儲罐的腐蝕等。

1.2 化學腐蝕

在化工生產中，很多設備都是在高溫高壓條件下工作，金屬在高溫條件下與干燥的氣體接觸會發生高溫氧化，或者與苯、乙醇、含硫石油等非電解質溶液接觸發生化學反應而引起的腐蝕都屬于化學腐蝕，比如裝置中加熱爐里的爐管腐蝕，就是典型的化學腐蝕。化學腐蝕往往會在金屬表面形成一層氧化膜，如果氧化膜能完整地附著在零件表面，就可以阻止金屬的繼續氧化而起到保護金屬的作用，如果氧化膜脫落，腐蝕就會持續發生。

化學腐蝕與電化學腐蝕形成的條件不同。一般情況下，化學腐蝕都比較輕微，但是，如果非電解質溶液中含有了水分，就變成了電化學腐蝕，金屬腐蝕的速度就會加快。

1.3 影響因素

化工設備產生腐蝕，與設備的材料、結構、工作介質、溫度等因素有關。材料是腐蝕發生的內因，材料的種類、化學成分不同，其耐腐蝕性能不同。環境因素是腐蝕發生的外部條件，設備的工作溫度、壓力，所接觸的介質都對設備的腐蝕有影響。對腐蝕而言，腐蝕的速率隨著工作溫度和腐蝕介質濃度的增加而提高。

2 化工設備腐蝕的控制措施

全面腐蝕控制是化工企業防止腐蝕的重要理念，應主要從以下幾個過程和環節入手，把腐蝕的程度降到最低，來保證化工設備連續運行。

2.1 設計加工過程的腐蝕控制

2.1.1 合理選擇設備材料

根據化工設備在生產過程中所接觸的介質的腐蝕性，選擇合適的耐腐蝕材料，提高設備的耐腐蝕性是設計的第一環節。大多數化工設備采用合金鋼制造，在選材時，要充分考慮介質對材料的腐蝕程度，可以選擇耐腐蝕性能較好的不銹鋼、耐熱鋼等，也可以選擇耐腐蝕性能好的非金屬材料作為設備襯里，隔絕設備與介質的直接接觸，從而提高設備的使用壽命。

2.1.2 合理設計設備結構

化工設備的腐蝕在很多情況下都與結構有關，不合理的結構會造成應力集中、局部過熱、介質積聚等情況，會加速腐蝕過程。因此，在進行化工設備結構設計時，要盡可能地避免形成腐蝕環境的結構，例如，應避免液體積液的結構，盡量避免縫隙結構等，可以設置一些排水孔、通風孔等。設備在設計中要防止局部應力集中，還要便于制造和維修等[2]。

2.1.3 選擇合適的加工工藝

化工設備在制造加工過程中，某些加工工藝可能使材料的耐腐蝕性能發生變化，比如，不銹鋼在焊接過程中由于焊接溫度的影響，降低了不銹鋼的耐腐蝕性而導致腐蝕破壞。因此，在加工過程中，也要充分考慮到加工方法對材料耐腐蝕性能的影響。

2.2 化工設備使用過程中的腐蝕控制

2.2.1 表面覆蓋層控制腐蝕

在設備表面涂覆耐腐蝕的保護層是最普遍而重要的控制腐蝕的方法。可以通過電鍍、噴涂、化學鍍以及涂刷法在設備表面形成金屬覆蓋層、非金屬覆蓋層和化學轉化膜覆蓋層。覆蓋層把設備材料與腐蝕介質隔離開，阻止了設備表面形成腐蝕電池，從而防止或減少設備的腐蝕。

2.2.2 采用緩蝕劑控制腐蝕

在設備的腐蝕環境中，添加少量的緩蝕劑能使設備金屬得到保護而不被腐蝕或腐蝕程度降低。緩蝕劑保護作為腐蝕的控制與防護技術，其優點是投資少、見效快，使用方便等。目前，在石油、化工、能源等部門獲得了廣泛的應用。緩蝕劑的種類很多，在選擇時要考慮緩蝕劑本身的性質，還有考慮設備結構和材料以及工作介質、工作條件等因素。既要達到緩蝕的要求又不能影響生產過程和產品質量。

2.2.3 電化學保護法控制腐蝕

電化學保護法，就是根據電化學原理，在設備上施加一定的保護電流或保護電位防止或減輕金屬腐蝕的控制方法。電化學保護法有兩種：陽極保護法和陰極保護法。

陽極保護法是在設備上施加外部電流，使設備材料進行陽極極化，從而使設備的腐蝕程度降低的一種電化學保護方法。陽極保護法技術發展較晚，其在工業上的應用還不到40年，但因為這種方法能用于一些強腐蝕性介質的場合，同時所需要的外加電流比較低，保護效果好而具有很好的使用前景。

陰極保護法是通過對被保護的設備施加電流，使其陰極極化來達到其不被腐蝕的目的。陰極保護法由于簡單易行，保護效果好，經濟性好而被廣泛應用，其主要用于保護中性、堿性和弱酸性介質中的各種金屬設備。如石油地面儲罐、地下管道、海洋構件設備等主要采用陰極保護法，可以達到完全保護或使腐蝕速度降低到可以接受的程度，達到有效控制。

2.2.4 嚴格控制工藝參數進行腐蝕控制

在化工裝置的工藝參數中，有些參數是為了防止腐蝕而設定的，主要有溫度、濕度、氧氣量以及氯離子濃度等。比如，在氯堿生產中，干燥氯氣的含水量不得超過0.04%，否則就會造成設備管路的腐蝕。因此，在操作過程中必須嚴格控制工藝參數，防止因參數超標而加大設備的腐蝕速度[3]。

2.3 化工設備檢維修過程中的腐蝕控制

化工設備在檢維修過程中，往往因為搶時間，趕進度而忽視了腐蝕控制的要求，可能會因設備內部未清洗干凈，殘留清洗液未吹干，補焊時焊渣飛濺而黏在設備內壁上、安裝時產生殘余應力等原因導致設備在使用過程中發生腐蝕現象。因此，在進行檢維修時，必修嚴格按照檢維修操作規程進行。

3 結語

綜上所述，化工設備的腐蝕問題是化工生產中必須要重視的一個問題。化工設備的腐蝕直接影響了化工生產及產品質量，所以，做好化工設備腐蝕控制的意義重大。腐蝕控制是一個系統工程，必須從多個環節入手，不僅要加強耐腐蝕材料、腐蝕控制技術的應用，還要增強設備設計、使用、管理人員的防腐蝕意識，才能做到預防為主、防治結合、有效控制，保證化工設備長周期連續運行。