提高化工機械防腐能力的研究

陳華榮

摘? 要：在化工行業中，化工機械是必不可少的生產設備，化工設備的腐蝕問題會給企業帶來負面的經濟問題。為了提高化學機械的防腐能力，介紹了腐蝕的類型，分析了化學腐蝕和金屬電化學腐蝕的原理。重點討論了化工機械的防腐設計，以及控制化工機械腐蝕的方法。研究表明，這些方法可以提高化工機械的防腐能力。

關鍵詞：化工機械;化學腐蝕;防腐能力;防腐設計;綠色設計

1 引言

化工機械在化工生產過程中，長期處于高溫高壓環境、而且與各種化工原料、氣體、溶劑等介質長期接觸，這種惡劣的外部環境很容易引起化工機械設備主體及零部件材料的腐蝕，引起材料性能下降，影響化工機械設備的正常使用，給生產帶來負面影響，也容易導致事故隱患的產生。因此，如何提高化工機械的防腐能力已經成為了化工機械面臨的一個主要問題。提高化工機械防腐能力不僅可以提高化工機械的使用壽命，而且可以減少企業的經濟投入。腐蝕是化學或化學作用后造成材料消耗和一些損壞[1]。腐蝕后，機械設備的形狀、顏色和機械性能受到不同程度的損壞，使化工企業遭受了嚴重的經濟損失。因此，如何提高化工機械的防腐能力已成為化工企業面臨的關鍵問題。

2 化工機械設備腐蝕類型

金屬設備腐蝕主要分為兩類：化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕是指金屬設備的表面及其周圍環境在介質中發生化學反應，然后產生新的材料，一種金屬氧化物，從而導致金屬的破壞[2]。化學腐蝕一般發生在高溫干燥的環境中，金屬直接與介質中的環境接觸。電化學腐蝕是指金屬設備在與電解液接觸時受到電極的腐蝕。腐蝕的本質是氧化還原反應。電化學腐蝕通常發生在潮濕的環境中。

另一方面，根據腐蝕原因，常見的腐蝕可分為高溫氧化腐蝕、剝落腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、顆粒間腐蝕、焊接應力腐蝕、磨損腐蝕、振動工業大氣腐蝕、海洋大氣腐蝕、疲勞腐蝕。對于化工企業來說，電化學腐蝕是最嚴重的腐蝕。

3 設備腐蝕的化學機理

3.1 電化學腐蝕機理

金屬的電化學腐蝕是指金屬表面和離子導電介質在電化學作用下產生的損傷。腐蝕反應的電化學機理包括至少一個陽極和一個陰極反應，以及流經介質的離子電流和金屬內部的電子一起流動，在金屬離子與金屬陽極反應時，抗氧化成分向介質中吸收來自陽極還原過程的電子。碳鋼在酸中的腐蝕，氧化鐵離子在陽極區的氧化，電子從陽極（Fe）釋放到陽極（FeC）中的鋼中，被H+吸收，因此氧的還原，其方程式為：

Fe+2H+→ Fe2++H2

電池內部的電化學腐蝕形成了短路金屬，在陰極還原反應中消耗陽極的電子，電流不是等溫的。因此在電化學腐蝕中，如果促進金屬陽極電離會加速腐蝕，從而導致化工設備的快速破壞。

3.2 工業大氣腐蝕機理

在一些地區，工業污染嚴重，空氣中可能含有高濃度的腐蝕性介質，如二氧化硫、二氧化碳、硫化氫、鹵化物和工業粉塵，潮濕空氣中的酸性氣體可能形成無機酸，如果化工機械設備與該介質接觸，它們會被腐蝕嚴重損壞。含鐵機械設備在工業大氣中的腐蝕是化學腐蝕和電化學腐蝕的組合形式，其中二氧化硫腐蝕最為嚴重，原因是它能形成酸雨并起到催化劑的作用[3]。綜上所述，化學腐蝕和電化學腐蝕的本質是金屬原子失去電子而成為離子的氧化過程，主要區別在于化學腐蝕是金屬與其周圍介質在高溫干燥條件下發生的反應，電化學腐蝕的過程必須在潮濕的環境中進行。

4 化工設備的防腐設計

眾所周知，金屬腐蝕損壞是主要的損壞形式之一，因此，在購買機械設備時，應考慮并注意這一因素，包括選擇和購買后的安裝使用，以及當我們為機械設備設計一些附件時，設備部件和設備在防腐設計的腐蝕環境中的功能同樣重要。

4.1 材料的選擇

目前，制造機械和設備所使用的材料基本上是普通碳鋼，這種材料的優點是價格低，加工簡單。在正常的經營環境中，腐蝕造成的損害并不嚴重，但如果它經常處于相對高濃度的腐蝕介質中，就會受到嚴重的腐蝕。以常用的Q235鋼為例，其在酸性鹽介質環境中的腐蝕速度高達0.5～1.0mm/a，雖然大多數企業在生產過程中會定期在設備表面涂抹防腐材料，但如果設備表面一旦出現劃痕或局部損耗，電化學腐蝕很快就會發生，加速擴散，嚴重影響設備的使用壽命。因此，這種鋼不適合作為化工領域的原材料[4]。在選擇材料時，我們應該盡可能選擇耐腐蝕鋼，雖然這種鋼的價格比普通材料貴，但從總體上看，它帶來的經濟效益遠遠高于普通鋼。

4.2 防腐結構設計

如果機械設備的結構不合理，就會產生腐蝕。因此，在化工機械的結構設計過程中，我們充分考慮了以下防腐結構設計：

（1）設備的形狀應盡可能簡潔;（2）設備的材料應為同一種金屬，避免使用多種金屬材料;（3）盡量避免設備在結構方面出現裂紋，防止表面劃傷，便于清潔;（4）避免焊接缺陷，避免應力集中。

4.3 防腐層的強度設計

在化工機械中，環境具有較強的腐蝕性，因此在機械強度設計中，設計者也應注意防腐設計的強度。在機械設備的強度設計過程中，我們不僅要滿足設備本身對強度的要求，還要考慮設計的腐蝕余量，一般的腐蝕余量是設備壽命的兩倍腐蝕深度。

4.4 控制腐蝕的方法

對于機械金屬設備的控制方法，大致可以分為兩個方面，一方面，通過選擇耐腐蝕性強的金屬，并在其表面涂刷防腐材料處理。另一方面，對環境中的機械設備進行防腐處理，通過降低環境中的有害物質、濕度和溫度來達到減少腐蝕的目的。當然，人們也可以利用金屬設備的電化學保護，通過犧牲陽極來保護陰極。對于化學腐蝕控制，人們應該同時從多個方面進行，只有這樣才能使腐蝕造成的損失最小化，從而延長設備的使用壽命[5]。

對于化學腐蝕控制，我們遵循以下原則：（1）合理的裂縫構造是防止縫隙腐蝕的關鍵，所以我們總是在化工設備中建造合理的裂縫。（2）化工設備表面涂有防銹漆，并始終盡量選用優質防銹漆。（3）噴涂防銹漆時應特別注意噴涂焊縫涂層。（4）防止殘留水滯留在化工設備上。（5）培訓員工，使他們充分了解腐蝕知識。

5 結論

化工設備是化工企業的重要設備，使用頻繁，對化工機械設備的要求也越來越高。因此，可以從材料選擇、設計等方面提高化工機械的防腐能力。化工企業可以避免因腐蝕而影響化工企業的經濟效益。通過多年的實踐，我們對化工設備進行了防腐設計、綠色設計和可拆卸設計，并從多方面對設備的腐蝕進行了控制，取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]唐愛華，金偉.提高化工機械防腐能力的有效路徑[J].設備管理與維修，2020（12）：69-70.

[2]王威.提高化工機械防腐能力的探討[J].化工管理，2019（35）：162-163.

[3]張健.提高化工機械防腐能力的有效路徑運用[J].化工管理，2019 （31）：155-156.

[4]楊冰宇.探析提高化工機械防腐能力的有效措施[J].南方農機，2016， 47（11）：141.

[5]張攀.提高化工機械防腐能力的對策分析[J].化工管理，2015（36）：110.