石油化工設備防腐蝕的措施和方法

孫士濤

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

持續發展的社會經濟需要工業部門的支助，由于工業發展依賴于石化資源，石油資源的實際需求則顯著增長。這就要求我們對石化工業的發展給予足夠的關注，有效地開展石化工作，及時解決油氣開采過程中出現的問題，尤其是石化設備的腐蝕問題，需針對這一問題進行詳細分析。

1 石油化工設備腐蝕原因

設備金屬材料的腐蝕種類繁多，種類繁多，隨著介質、材質的不斷更新，腐蝕種類也越來越多。按腐蝕機制分為化學腐蝕、電化學腐蝕、生物腐蝕和物理腐蝕四大類，化學腐蝕是指在金屬與介質發生化學反應時，引起的腐蝕，是一種常見的金屬腐蝕，其破壞程度和破壞程度都比較高。而電化學腐蝕則是指在接觸到環境介質時，金屬與環境中的介質發生化學反應，并伴隨著凈電流的出現。

1.1 設備材料抗腐蝕能力差

在生產設備時，若選用的材料不符合要求、選用不合理、加工工藝受限、制造缺陷等，都會對設備的性能產生不利的影響。石化裝置若耐腐蝕性較差，在生產、運輸、貯存過程中，在與化學原料介質接觸時，在生產過程中，在生產過程中加入藥劑時，不可避免地會發生各種腐蝕，導致設備的耐蝕性下降，從而造成設備故障隱患。

1.2 設備接觸腐蝕介質易產生腐蝕

石油化工企業在使用過程中，可能會接觸到各種具有活性、揮發性、易燃易爆、有毒等化學物質，有時生產過程中還要添加各種化學藥劑。在與設備的接觸中，若有制造缺陷、焊縫、局部磨損等缺陷，就會出現點蝕、裂縫、刺漏等腐蝕的情況。在石油管道中，由于石油中存在著大量的廢水，廢水中存在著大量的氯化鈣、硫、鹽等，當它們在一定的溫度和壓力下發生水解，產生鹽酸和硫化氫，這些物質會對儲罐、管線、閥門產生腐蝕，嚴重的會導致油罐、管線的強度降低，從而導致設備的穿孔。石油化工裝置中的石油在加熱后會發生升溫、體積膨脹，從而導致管線內的壓力增加。設備、管線存在點蝕、磨損腐蝕等情況，在應力作用下，會使設備、管件發生應力裂紋，發生漏油事故，甚至引發火災爆炸事故。

1.3 設備管理缺陷造成腐蝕危害

管理上的問題，例如操作失誤或操作失誤，閥門關閉不當，導致管道壓力過大；化工裝置的閥門未關或關緊，造成化工原料的泄露，化工機泵進給不足時，造成機械高溫磨損；因設備、水泵自身已經出現了點蝕、裂紋、法蘭密封不良等問題，但工作人員沒有及時發現，導致設備出現裂縫、刺漏等腐蝕，進而導致油氣泄漏。

1.4 設計及加工制造因素

（1）設計要素。在設備的結構設計上，應盡可能地避免出現應力集中、遺余殘留液等不合理的情況。

（2）生產工藝要素。在設備的加工制造期間，應注意使用冷機（如車、銑、刨、磨）。對設備表面可能產生的不良影響，還應關注因酸洗電鍍而引起的設備零件氫脆問題。尤其要注意焊縫中的裂紋、咬邊、焊條與母材的不匹配以及焊條的剩余應力。

（3）組合要素。裝配過程中的不合理會導致應力集中或過度進而產生額外的應力。

1.5 操作因素

在使用過程中，因材料的改變或操作不當造成的超溫、超負荷運行，會導致局部的腐蝕和失效；同時，設備的維護和維修不及時，也會造成設備的腐蝕和損壞。

1.6 金屬耐蝕性分類

金屬材料的耐蝕性能通常是以腐蝕深度來表示的，其腐蝕深度和厚度對零件的壽命有很大的影響。所以用腐蝕深度來描述其腐蝕的程度是很有實用價值的。通常用腐蝕深度來表達金屬的腐蝕深度變化，見表1。

表1 金屬耐蝕性3 級標準分類表

2 石油化工設備防腐蝕的措施和方法

2.1 科學選擇石油化工設備

對石化產品進行科學的選擇，是防止腐蝕的最基本方法，也是最有效的方法。目前國內石化行業主要采用的是碳素結構鋼，碳素結構鋼是一種碳結構鋼，通常可分為普通碳結構鋼和高質量碳結構鋼，前者的強度偏低，不能用于石油化工設備的制造；高質量的結構鋼的力學性能比一般的結構鋼要好得多，在機械部件的生產中得到了廣泛應用。與其他金屬相比，碳結構鋼具有更好的力學性能和更低的成本，可以滿足石化行業的要求，但同樣的，它的耐腐蝕能力也很弱。石化企業在選用設備時，應從使用途徑、使用環境、生產介質、溫度、濕度、壓力等方面進行分析，以實現防腐的目的。綜合以上幾個方面，才能科學地選用設備，如果需要長時間接觸硝酸和硝酸銨的設備，則選用鐵素體不銹鋼作為原料；對于那些需要長時間暴露于腐蝕性介質的設備，選用馬氏體不銹鋼作為原材料的石化設備，選用適當的材質，提高設備的耐腐蝕性能。除選用材料以外，石化公司還可在部件上作出合理的選擇，如選用具有高耐腐蝕性能的主要部件，至于次要部件，可以選擇耐腐蝕性比較低的部件。這樣既能提高設備的耐腐蝕性能，又能保證企業自身的經濟利益。

2.2 在設備環境中加入緩蝕劑

為了防止外部設備的干擾，減少石化設備的使用壽命，必須對設備進行防腐處理，通常采用防腐油漆將設備表面涂上涂料，以達到保護效果。采用環氧樹脂，酚醛樹脂等都是很好的漆膜。在涂敷防腐層的時候，必須要對石化產品的使用狀況有足夠的了解，還要考慮到設備的老化程度和性能，然后再考慮涂層的應用。

此外，還可以在石化裝置的表面涂覆一層金屬涂層，從而有效地實現絕緣效果。在石化設備上涂上金屬涂料，可以達到良好的防腐蝕效果，也可以做成某種形狀，便于材料的焊接。因為材質的原因，所以必須要對防腐裝置進行陽極處理，在電流越來越大的時候，減少腐蝕電流，才能起到很好的保護作用。

2.3 運用電鍍的方法進行防腐蝕

電鍍法是對當前石油化工裝置防腐蝕最作為有效的一種方式，其主要有三類：外部電壓、無外加電壓和內輸送電壓。首先，增大電流的電鍍方法，將陰極直接接入電解液中并施以高電壓，這個時間就會在陰極表層和介質之間的界面上進行電化學反應。這些電化學反應涉及陰極表面離子的完全分解還原，以及陽極表層的氧化物。這兩個方法均使用鍍鋅方法。此外，不但能夠將較小的金屬分子通過放電形成鍍層，而且還能夠以大的金屬顆粒為其補充，如聚合物涂層的橡膠顆粒，利用這些方法還能夠沉積金屬電極的過程。其次，無外加電流的電鍍方法，它一般是通過針對不同電位的塑料和涂層零件，利用基體在溶劑界面發生的金屬置換反應，或自催化還原將金屬離子片留在涂料中，但是這種方式也不可避免受化學反應溫度的影響。最后，利用內電流的表層電鍍法，即發生在電子流失或吸收的情形下，這些表層處理方法可以透過將表層轉變形成反應物質，以實現許多表面膜層的作用。

2.4 機械表面進行防腐蝕材料涂抹

針對石化機械設備的防腐蝕，針對有可能性或已經發生銹蝕的設備外殼，我們可以通過采用抗腐蝕的涂層，從而達到對石化機械設備的高效防腐，防腐蝕的材料較為普遍的是環境抗酸、無機高分子等這方面的防腐蝕涂層。對材料而言，對腐蝕性材料、強酸性物料的防腐蝕效果就更為突出了。以無機高分子材料為例，能夠對原料中生成的各種金屬氧化劑加以抑制，如環保耐酸類的防腐蝕涂層就能夠對原料雜質中的鹽酸、硫化氫等加以分解，從而達到了對石油化工裝置的高效防護。

2.5 優化化工設備運行管理制度

如果要推進化工設備防銹性能的改善，就需要全面剖析各種可能引起銹蝕現象產生的原因，并提出針對性的處理對策。根據機械設備工作過程中產生的腐蝕現象，化工企業應引進設備標準化制度，把設備標準化理念運用于化工設備的設計、生產和操作等不同階段。化工設備管理在操作流程中還具有一種突出特點，就是重復作業特點，所以，在引入規范化的管理理念進行化工設備管理時，需要著重注意以下幾點。首先，化學設備及日常維修人員都應該是化學有關專業人員，并具有一定的知識水平和實際能力，根據企業管理需要做出作出的科學決策，合理配置化工設備資源及人員，努力做到物盡其用、人盡其才，使各崗位的人員發揮各自專業才能和水平，熟悉化工設備特性，熟悉實際運用情況，并實施針對性的防腐蝕措施。第二，企業主管層面必須注意化工設備管理，要建立專門的崗位管理體系，對崗位職能作出做出具體界定，進行員工和機器設備的規范管理。第三，必須建立分類管理體系，以優化化工設備的庫存管理，并建立維護費用計劃，實行定期維護，以實現化工設備性能平穩，生產工作正常。

2.6 加強對人員防腐蝕意識的培養提升

石化生產設備防腐，除了要做好材料、生產加工的控制之外，還應重視對管理、操作人員防腐意識的培養、提升，才能實現對各個操作環節的有效控制，更好地提高設備防腐能力。首先，在管理層面應提高專業人員培養力度，把設備防腐列入日常管理重點內容當中，建立起完善的設備防腐管理與維護體系。其次，企業應建立有效的腐蝕監控體系，實現對設備腐蝕情況的實時監控，以便更好更及時地采取有效應對措施，避免設備出現嚴重腐蝕問題。此外，在行業方面可通過提高設備管理規劃性，建立相應的防腐生產標準，從原油采購、工藝選擇、添加劑選用等方面，建立可行的、統一的腐蝕控制標準，為石油化工企業實現有效設備防腐提供有效參考標準。

3 結語

總而言之，化學設備腐蝕嚴重危害石油化工產品的安全性與質量。各單位都必須要查清各種可能導致設備銹蝕的因素，并根據實際狀況選用合適的防腐蝕方法，從而進一步改善設備防腐蝕技術，才可以保證公司產品的生產順利進行。因此除了從設備選型、結構設計、產品制作、試驗測試等環節提升設備耐腐蝕能力，同時還要增強職工的防腐蝕意識，培養職工的操作技能，從而全面掌握生產流程的介質特點，并根據設備銹蝕產生的機制及其可能因素優化設備選型，優化工藝，努力從源頭上解決設備銹蝕問題，以此促進企業產品的健康發展與提高。