試析化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防腐措施

張波

（中石油吉林化工工程有限公司，吉林 吉林 132001）

化工機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境相對復(fù)雜，化工機(jī)械設(shè)備防腐問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。化工機(jī)械腐蝕主要指化工機(jī)械設(shè)備內(nèi)接觸大氣、水等多種介質(zhì)后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而對機(jī)械設(shè)備造成腐蝕，破壞設(shè)備的使用性能。對此，應(yīng)認(rèn)真分析化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因及防腐措施。

1 化工機(jī)械腐蝕的類型

1.1 機(jī)械設(shè)備局部腐蝕

化工機(jī)械設(shè)備腐蝕主要有兩種形式，一種是均衡腐蝕，一種是局部腐蝕。局部腐蝕十分普遍，整體腐蝕并不明顯。如局部零件與介質(zhì)或介質(zhì)中的雜質(zhì)受到特定溫度和壓力作用，出現(xiàn)局部化學(xué)和電化學(xué)腐蝕，則會(huì)阻礙機(jī)械設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，這要求工作人員加大對局部腐蝕的重視。

1.2 機(jī)械設(shè)備均衡腐蝕

均衡腐蝕即設(shè)備整體腐蝕，這種腐蝕常見于化學(xué)機(jī)械。工作人員可采用專業(yè)的線性函數(shù)計(jì)算金屬腐蝕速率，長期浸泡于弱腐蝕性溶液的金屬中，或長期接觸某些腐蝕性介質(zhì)的金屬，容易出現(xiàn)均衡腐蝕。

2 化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的主要原因

2.1 內(nèi)部原因

（1）設(shè)備防腐性能不佳。化工機(jī)械制造中，金屬材料用量較大，但是，金屬的防腐能力不佳，換熱器材質(zhì)主要采用碳鋼、不銹鋼、銅、石墨和玻璃等材料。碳鋼是最常見的材料，碳鋼中含有磷、硅和錳等元素，因此，換熱器腐蝕的概率較高。

（2）設(shè)備材料質(zhì)量不合格。設(shè)備質(zhì)量不達(dá)標(biāo)是引發(fā)設(shè)備腐蝕問題的主要原因。雖然部分管線并未提出明確的使用規(guī)格，但是，管線的材質(zhì)無法滿足規(guī)范要求。更有甚者，使用廢棄材料，廢棄材料受到嚴(yán)重腐蝕后，會(huì)對管線腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，在化工生產(chǎn)中也要高度重視管線防腐層的性能，受外界環(huán)境的影響，管線長期使用后，管線容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，如不及時(shí)處理，則容易產(chǎn)生裂縫，防腐層隨之脫落，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的管線腐蝕問題。

（3）化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)存在明顯不足。以儲(chǔ)罐為例，儲(chǔ)罐主要的作用是儲(chǔ)存多種不同類型的化學(xué)物質(zhì)，存儲(chǔ)物質(zhì)的種類和性質(zhì)均存在明顯差異，存儲(chǔ)期間會(huì)對儲(chǔ)罐的多個(gè)部位造成腐蝕，若罐頂、內(nèi)壁和底板內(nèi)、外表面設(shè)計(jì)無法滿足既定要求，就極易引發(fā)儲(chǔ)罐腐蝕問題。

2.2 外部原因

（1）腐蝕性介質(zhì)的影響。生產(chǎn)中，化工機(jī)械設(shè)備會(huì)與部分具有腐蝕性的介質(zhì)接觸，如長期保持該狀態(tài)，則容易產(chǎn)生設(shè)備腐蝕。水是換熱器中普遍應(yīng)用的熱交換介質(zhì)，水體PH值下降、水汽滲透、溶解氧和管道中的空氣過量，均可加劇換熱器腐蝕。儲(chǔ)罐是存儲(chǔ)多種化工介質(zhì)的容器，運(yùn)輸和存儲(chǔ)腐蝕性介質(zhì)時(shí)，儲(chǔ)罐的底板留有少量水分，出現(xiàn)了底水層。底水層中殘留部分硫酸鹽還原菌等微生物，具有顯著的腐蝕性，容易出現(xiàn)化學(xué)腐蝕。管線經(jīng)常輸送具有腐蝕性的介質(zhì)，介質(zhì)中的離子易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使儲(chǔ)罐的內(nèi)壁受到不同程度的腐蝕。

（2）介質(zhì)的流速。介質(zhì)流速對設(shè)備腐蝕的影響尤其明顯，介質(zhì)與金屬構(gòu)件的相對流動(dòng)速度過快,是金屬表面腐蝕的重要原因。另外，振動(dòng)因素也會(huì)加劇流板罐籠磨損與腐蝕。

（3）外界溫度。介質(zhì)的溫度對腐蝕情況具有顯著影響。溫度升高后，電解溶液電阻隨之降低，擴(kuò)散速度加快，進(jìn)而加劇腐蝕。油品中含有部分活性硫，受高溫條件的影響，硫迅速分解，以此產(chǎn)生硫化氫，硫化氫具有較強(qiáng)的腐蝕性，儲(chǔ)罐也會(huì)受到嚴(yán)重的腐蝕。

3 化工機(jī)械設(shè)備防腐工作的有效措施

3.1 嚴(yán)格篩選材料，加強(qiáng)質(zhì)量管理

（1）科學(xué)選材。結(jié)合特定的腐蝕環(huán)境科學(xué)選擇材料，是減輕或規(guī)避化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的有效途徑。先要明確設(shè)備所處的介質(zhì)環(huán)境、溫度和壓力概況。如制造化工機(jī)械設(shè)備的過程中，選擇造價(jià)低、加工工藝相對簡單的碳鋼，碳鋼支撐的化工機(jī)械應(yīng)用于化工生產(chǎn)環(huán)境中，并不會(huì)受到嚴(yán)重的腐蝕，但若應(yīng)用于強(qiáng)腐蝕性環(huán)境，則會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕，這主要與碳鋼的抗腐蝕性較差有關(guān)。如化工機(jī)械設(shè)備及其零件的表面防腐層產(chǎn)生裂痕或表層脫落，則會(huì)受到電化學(xué)反應(yīng)的影響加劇腐蝕，破壞化工設(shè)備的使用性能。高濃度腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中，應(yīng)選擇抗腐蝕性優(yōu)勢明顯的材料生產(chǎn)制造化工機(jī)械設(shè)備。盡管初期投資較高，但是，耐腐蝕的材料所生產(chǎn)的化工機(jī)械設(shè)備耐久性更強(qiáng)，使用壽命更長，且無須在管理和保養(yǎng)中消耗大量的人力資源。

（2）嚴(yán)格控制材料質(zhì)量。為應(yīng)對管線腐蝕問題，必須嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，使其全方位滿足材料的使用標(biāo)準(zhǔn)。再者，嚴(yán)格檢查管線防腐層的性能，避免管線接縫處出現(xiàn)裂縫。管線材料質(zhì)量滿足規(guī)范要求，這是維護(hù)管線防腐性能的重要基礎(chǔ)。

3.2 制定合理設(shè)計(jì)方案和制造工藝

化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性與合理性也是化工機(jī)械設(shè)備遭受腐蝕的主要因素。若想完善化工機(jī)械設(shè)備防腐性能，則可采取合理的設(shè)計(jì)方案和制作工藝，以優(yōu)化化工機(jī)械設(shè)備的使用性能。

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作。在化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中，外形設(shè)計(jì)要以簡潔原則為主，不得設(shè)計(jì)形狀復(fù)雜的設(shè)備，設(shè)備形狀的復(fù)雜程度與溶液和塵埃在設(shè)備中的沉積量有著十分密切的聯(lián)系。大量塵埃和溶液留存在設(shè)備內(nèi)部后，不易察覺，得不到及時(shí)處理，極易出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題。再者，保證同一臺(tái)化工機(jī)械設(shè)備和零部件選擇同樣的材料生產(chǎn)，制作生產(chǎn)中需注重焊接的質(zhì)量。且規(guī)避化工機(jī)械設(shè)備縫隙問題，該類問題也是引發(fā)設(shè)備腐蝕的關(guān)鍵因素，工作人員需科學(xué)處理不同構(gòu)件的連接位置。

（2）合理預(yù)留腐蝕空間。化工生產(chǎn)環(huán)境的腐蝕性較為顯著，化工機(jī)械設(shè)備受到腐蝕因素的影響，內(nèi)壁的厚度有所減小，設(shè)計(jì)的過程中，一方面，要全面考慮工藝及設(shè)備強(qiáng)度要求；另一方面，也需合理預(yù)留腐蝕空間。腐蝕的發(fā)生具有不可預(yù)測的特征，這里要求腐蝕空間為設(shè)備壽命預(yù)留空間的2倍。

3.3 其他防腐措施

（1）機(jī)械設(shè)備中增設(shè)防腐保護(hù)層。機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中需在設(shè)備表面噴鍍一層具有抗腐蝕性的金屬或非金屬物質(zhì)，這類物質(zhì)也可對金屬進(jìn)行科學(xué)的氧化和磷化處理，以此隔離設(shè)備金屬表面和介質(zhì)，防止金屬腐蝕。保護(hù)層通常為金屬表面一層十分致密且不易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的物質(zhì)，能夠有效避免設(shè)備腐蝕。增設(shè)保護(hù)層可控制機(jī)械設(shè)備和表面技術(shù)的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。金屬保護(hù)層法是最常用的保護(hù)方式，即在金屬表面鍍上一層致密的金屬或合金。金屬噴鍍主要是在高溫的條件下熔化金屬，隨后以壓縮的空氣將熔化后的金屬制造成霧沫狀的微粒，將其快速噴射到經(jīng)預(yù)處理的基體表層，進(jìn)而形成金屬鍍層。采取噴鍍法可形成一層致密的金屬鍍層，這種處理方式能夠與基體牢固結(jié)合，防護(hù)作用較為明顯。

（2）合理應(yīng)用緩蝕劑。緩蝕劑是一種能夠在低濃度下減緩金屬在腐蝕性介質(zhì)中的腐蝕速度的物質(zhì)，該物質(zhì)是一種或多種化合物構(gòu)成的混合物。現(xiàn)階段，緩蝕劑在化工生產(chǎn)設(shè)備、鍋爐和管道清洗中和冷卻水系統(tǒng)工藝防腐中得以廣泛應(yīng)用。該防腐技術(shù)能夠優(yōu)化并完善設(shè)備的腐蝕性能，也可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（3）加強(qiáng)環(huán)境防腐處理。環(huán)境防腐處理主要指在避免運(yùn)行環(huán)境不影響設(shè)備使用的前提下，優(yōu)化工藝條件，減輕設(shè)備腐蝕。首先，人員要及時(shí)清理環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)，如清除環(huán)境中腐蝕性物質(zhì)的水分、氧氣與其他有害物質(zhì)，利用脫氧劑去除氧氣，采取除濕設(shè)備清除造成腐蝕的水分，確保設(shè)備金屬在露點(diǎn)上。其次，嚴(yán)格控制裝置中的水量，硫基苯、硫酸鹽以及亞硝酸鹽是常用的防腐劑，應(yīng)用防腐劑時(shí)，嚴(yán)格控制試劑的濃度。

（4）陰極保護(hù)及陽極保護(hù)法。陰極保護(hù)法通常指的是以設(shè)備金屬材料作為腐蝕性電池的陰極，免受侵蝕。這種處理方式也被人們稱為犧牲陽極保護(hù)法，是在需要保護(hù)的金屬表面連接性質(zhì)活潑的金屬或合金，以此形成原電池。活潑金屬發(fā)揮作用時(shí)，電池的陽極會(huì)受到腐蝕，而陰極則為被保護(hù)的金屬，以此達(dá)到防腐效果。針對容易鈍化的液體和容易鈍化的金屬所形成的腐蝕體系，要求人員采取外加陽極電流等措施，實(shí)現(xiàn)被保護(hù)設(shè)備的陽極鈍化，從而有效控制腐蝕作用，提升設(shè)備的防腐性能。

4 結(jié)語

化工機(jī)械設(shè)備防腐是化工設(shè)備生產(chǎn)制造中尤為重要的環(huán)節(jié)，化工設(shè)備腐蝕的原因較多，且腐蝕的過程也十分復(fù)雜。為做好化工設(shè)備防腐工作，還需要從增設(shè)防腐保護(hù)層、陰極保護(hù)及陽極保護(hù)法、緩蝕劑、加強(qiáng)環(huán)境防腐等多方面入手，以延長化工設(shè)備的壽命和運(yùn)行性能，增大企業(yè)的綜合效益。