淺析化工機械設(shè)備腐蝕原因及防腐措施

雒建虎

（神華新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊 831400）

1 化工機械設(shè)備腐蝕的原因及種類

1.1 化工機械腐蝕的種類

（1）機械設(shè)備局部腐蝕?；C械設(shè)備的腐蝕，分為均衡腐蝕和局部腐蝕兩種。其中最常見的就是局部腐蝕，此類腐蝕主要特征就是，整體腐蝕較輕但局部零部件腐蝕嚴重，如局部零部件與介質(zhì)或其中的雜質(zhì)在特定的溫度、壓力下，發(fā)生局部化學(xué)或者電化學(xué)腐蝕，機械設(shè)備因此而無法繼續(xù)運轉(zhuǎn)，所以必須重視局部腐蝕。

（2）機械設(shè)備均衡腐蝕。所謂的均衡腐蝕，也就是設(shè)備的整體腐蝕。在化工機械設(shè)備中也十分常見，可用相關(guān)線性函數(shù)算出來金屬腐蝕的速率。一般均衡腐蝕都是出現(xiàn)在常年浸泡在具有弱腐蝕性溶液的金屬中，或長時間的接觸某種介質(zhì)，設(shè)備被逐步腐蝕。

1.2 導(dǎo)致化工機械設(shè)備遭到腐蝕的具體原因

1.2.1 內(nèi)在腐蝕

（1）材質(zhì)自身抗腐蝕能力?；C械設(shè)備的零部件內(nèi)部晶粒密度大小、所選材料的抗腐蝕能力，直接決定化工機械設(shè)備能否長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。所以這是一個非常重要的內(nèi)在問題。一般情況下，好的材質(zhì)自然抗腐蝕能力強，但也不能一味地偏向好材質(zhì)而選用過于昂貴的材質(zhì)，還要考慮經(jīng)濟性，所以合理的選擇設(shè)備用材是一個至關(guān)重要的方面，需要我們兼顧性能、經(jīng)濟、環(huán)保等各個方面。

（2）機械零件表面質(zhì)量?；C械設(shè)備遭到腐蝕時，往往最先腐蝕的是其中的零部件，然而對于零部件而言，表面質(zhì)量一定程度上決定著發(fā)生腐蝕的源頭和范圍。表面質(zhì)量越差，與相關(guān)腐蝕性介質(zhì)接觸的面積越大、接觸的概率也隨之升高，發(fā)生腐蝕的范圍越大、速度越快，設(shè)備失效的時間越短。相關(guān)研究表明，金屬的粗糙表面更易發(fā)生腐蝕。

（3）不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于防腐，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性同樣重要，如設(shè)備內(nèi)部存在的一些局部死角會造成液體殘留和固體堆積，長時間作用下濃縮并導(dǎo)致腐蝕，或者留有或易形成不合理的縫隙，就有可能會發(fā)生縫隙腐蝕、點蝕等，某些情況還會使設(shè)備的應(yīng)力過大，最終造成局部腐蝕。設(shè)計方面的缺陷屬于未知層面，會使設(shè)備遭到的損傷超過預(yù)期，帶來一些不可逆的影響。

1.2.2 外部原因

（1）腐蝕性氣體和液體的影響。因工藝流程的不同、作用的差異，每臺設(shè)備接觸的介質(zhì)都會有所差異，而且不同的介質(zhì)對金屬的腐蝕程度也不同，實際生產(chǎn)中，介質(zhì)往往是混合物，大部分組分不會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，相反，一些微量雜質(zhì)或反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕性介質(zhì)才是造成腐蝕的關(guān)鍵因素，設(shè)計人員必須清楚所有組分包括雜質(zhì)，并根據(jù)不同的介質(zhì)來選用不同的材質(zhì)，才能滿足使用要求。因此，設(shè)備的選材與所接觸介質(zhì)的匹配度非常關(guān)鍵。當然，很多時候設(shè)備選材也是從實踐經(jīng)驗中一點點積累而來的。

（2）氣體和液體的流動速度。經(jīng)過長期的實踐經(jīng)驗，我們得知在化工機械設(shè)備工作時，接觸的腐蝕性氣體、液體流動速度的快慢，也會對設(shè)備造成腐蝕。一般情況下，氣體和液體的流動速率越快，對化工機械設(shè)備的損傷越大。相反，如果流動速度比較緩慢，甚至是靜止狀態(tài)，那么即便它與機械設(shè)備存在接觸，那么它的腐蝕速率也會變得非常的慢。

（3）設(shè)備管理維護不及時?；どa(chǎn)屬于不間斷連續(xù)生產(chǎn)且腐蝕性介質(zhì)多種多樣，一定要有專業(yè)人員定期定時來進行設(shè)備檢查與維修維護，如果出現(xiàn)金屬構(gòu)件腐蝕，應(yīng)該及時作出相應(yīng)處理，以防止高程度的腐蝕。

2 化工機械設(shè)備腐蝕機理研究

2.1 電化學(xué)腐蝕

一般情況，化工機械設(shè)備的腐蝕是金屬與其他的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而遭到的腐蝕。我們都知道，化工機械大部分都是由金屬構(gòu)成，而金屬和空氣中的導(dǎo)電離子會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這樣會導(dǎo)致金屬構(gòu)件的破壞，最終發(fā)生嚴重的后果。按照電化學(xué)反應(yīng)機理來說，主要是由陽極和陰極反應(yīng)而成，陽極主要是指金屬，由于釋放電子變成陽離子，和空氣中的陰離子相結(jié)合，發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)。一般來說，化學(xué)腐蝕都屬于均勻腐蝕，而電化學(xué)腐蝕不同，一旦發(fā)生會變成局部腐蝕。例如，在煉油、化工行業(yè)，很多管/殼程未做防腐的換熱器都遭受過循環(huán)水的腐蝕，循環(huán)水中微量腐蝕性組分以及攜帶的氧，長期作用下會造成管束的腐蝕。

2.2 工業(yè)大氣中的腐蝕

在工業(yè)大氣中，由于化工廠所產(chǎn)生的廢料和廢氣在排出的過程中，在高溫條件下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，最終導(dǎo)致金屬構(gòu)件腐蝕。舉個簡單的例子，比如，在潮濕環(huán)境下鐵的氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e-2e=Fe2+，負極反應(yīng)為2H20+O2+4e--=4OH-，最終在空氣中氧化為三氧化二鐵，造成了機械設(shè)備的腐蝕。已安裝但未投用的設(shè)備，如果不做好相應(yīng)的防腐措施，管口常開并將整臺設(shè)備完全暴露于大氣中，長時間就會發(fā)生腐蝕。

3 化工機械設(shè)備的防腐措施

3.1 選擇材質(zhì)較好的化工機械制造材料

化工機械設(shè)備一旦受到腐蝕，它所涉及的生產(chǎn)流程必然會受影響，嚴重時會對企業(yè)造成經(jīng)濟損失，而且導(dǎo)致大量的資源浪費，同時還會對大氣造成一定的污染。為防止這樣的結(jié)果出現(xiàn)，首先我們要合理地進行材料的選擇。比如，部分設(shè)備零部件能采用塑料的，在不影響該設(shè)備的工作情況下，我們可以采用塑料來代替金屬。這樣造價相對及較低，也避免了不必要的環(huán)境污染和資源浪費；再者，對于一些未知的化工工藝，中間產(chǎn)物的組分不清晰，對于微量的組分很難發(fā)現(xiàn)，但往往這種情況下，這些含量非常低的物質(zhì)就會對設(shè)備造成腐蝕，所以要選擇適合相應(yīng)工藝介質(zhì)的材質(zhì)進行加工，避免腐蝕。

3.2 采用化學(xué)方法預(yù)防

一般情況下，化工機械設(shè)備的工作環(huán)境都是液體環(huán)境或者是氣體環(huán)境。在液體環(huán)境下金屬設(shè)備的腐蝕預(yù)防，通常采用外加電源的方法，也就是采用電化學(xué)的原理進行防腐。液體與金屬的接觸端采用惰性金屬，減少損失。但是這個方法只能是降低復(fù)制程度，是治標不治本的。當然，還可以采用原電池的方法進行金屬保護。在設(shè)備上摻雜比材料金屬更加活潑的金屬，形成液體環(huán)境的原電池，有效地減少外界腐蝕。還有氣體環(huán)境，部分氣體是對設(shè)備沒有什么影響的，但是酸性氣體和堿性氣體，則會對金屬造成極大的影響，一般氣體環(huán)境都采用物理方法進行預(yù)防。

3.3 采用物理方法進行預(yù)防腐蝕

采用物理方法進行化工設(shè)備預(yù)防腐蝕與化學(xué)方法進行比較，成本要低得多。因為物理方法通常是采用在金屬表面刷漆來隔絕外界空氣的方法。還有就是在金屬設(shè)備上，鍍上惰性金屬，從而預(yù)防設(shè)備與空氣中的自由電子發(fā)生電離。采用物理方法預(yù)防腐蝕經(jīng)濟合理，在實際應(yīng)用上也比較廣泛，而且效果立竿見影，除此之外，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，也可以對設(shè)備的防腐作出更好的預(yù)防。例如，焊接不恰當就會造成嚴重的腐蝕現(xiàn)象。在焊接時出現(xiàn)的焊瘤，還有其他焊接過程中的缺陷，這些缺陷就容易引發(fā)腐蝕現(xiàn)象，為防止焊瘤以及在焊接過程中出現(xiàn)的咬邊現(xiàn)象給設(shè)備留下易腐蝕的特性，我們可以不斷地研制新的技術(shù)工藝，使焊接過程盡量平滑，最大程度上減少缺陷，從而在根本上提高設(shè)備的防腐蝕性。

3.4 環(huán)境防腐

環(huán)境防腐的措施主要是針對化工設(shè)備的運行環(huán)境所展開的討論。具體的防護措施包括以下兩個方面，其一就是將化工設(shè)備所運行環(huán)境中的帶有腐蝕性的物質(zhì)盡量除掉。這里所說的腐蝕性物質(zhì)，主要包括酸性液體或者是氧氣，還有環(huán)境內(nèi)部的水分，主要防止發(fā)生氧化反應(yīng)。其二就是可以適當加入防腐劑。因為防腐劑有很好的防腐效果，在使用的時候可以適當添加，但是要注意，使用添加劑時，一定要嚴格控制它的配比濃度。如果濃度過高，會導(dǎo)致機械設(shè)備出現(xiàn)更加嚴重的腐蝕問題，如果濃度過低，作用不明顯。同時，也應(yīng)避免設(shè)備運行過程時所處的周圍環(huán)境和設(shè)備形成一體，周圍環(huán)境構(gòu)成它的電解質(zhì)，更加速了設(shè)備的腐蝕。這就要求我們工作人員在選擇設(shè)備的工作地點時充分考慮周圍的環(huán)境條件。

4 結(jié)語

綜上所述，化工設(shè)備正常運行時，由于生產(chǎn)材料的特殊性，要嚴格控制設(shè)備的防腐方法，其次，對于操作人員的細心檢查與規(guī)范操作，也要有一定的規(guī)章制度去規(guī)范。為了最大程度上減少化工機械設(shè)備的腐蝕，要定期開展化工設(shè)備安全檢查和技術(shù)培訓(xùn)。進行化工防腐時，一方面要重視機械設(shè)備的工作環(huán)境，進行適當?shù)念A(yù)防措施，另一方面，又要從管理制度層面入手，提高管理層面和操作人員的意識，為我國化工企業(yè)的明天而奮斗。