提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐性能淺析

王麗，林祥群，劉婷婷

（新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院 輕紡化工分院，新疆石河子 832000）

腐蝕是指化工機(jī)械設(shè)備在化學(xué)條件下出現(xiàn)各種消耗和破壞問(wèn)題，本文中研究的化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕，指的是化工機(jī)械設(shè)備在外界條件的影響，出現(xiàn)自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，造成機(jī)械設(shè)備的性能等受到較大影響，使得機(jī)械設(shè)備資源受到嚴(yán)重的浪費(fèi)，給化工企業(yè)造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕原因分析

1.1 內(nèi)在原因

首先是化工機(jī)械設(shè)備材料本身的抗腐蝕能力較弱。當(dāng)前的化工機(jī)械設(shè)備是由各種不同的金屬部件組成，而材料本身的性質(zhì)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的性能具有較大的影響。在化工設(shè)備應(yīng)用中，材料的選擇對(duì)設(shè)備的性能影響非常大。一般情況下，金屬材料晶體密度越大，則表明設(shè)備的抗腐蝕能力也就越強(qiáng)，因此，化工機(jī)械設(shè)備往往選擇具有高密度的金屬材料進(jìn)行設(shè)備制造。其次是腐蝕性溶液的存在?；どa(chǎn)往往會(huì)使用到各種酸堿性溶液，在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，這些腐蝕性溶液能夠?qū)υO(shè)備本身的材料產(chǎn)生各種程度的腐蝕效果，常見(jiàn)的腐蝕性溶液包括濃硫酸和各種強(qiáng)堿溶液等，盡管化工機(jī)械設(shè)備本身具有一定的防腐蝕設(shè)計(jì)，但由于長(zhǎng)期同這些酸堿性溶液接觸，也會(huì)出現(xiàn)各種不同的腐蝕損傷。在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，若殘留液沒(méi)有清理完全，還會(huì)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備造成進(jìn)一步的腐蝕[1]。

1.2 外在原因

首先是腐蝕性氣體和液體的影響?；どa(chǎn)大部分的原材料都是具有一定腐蝕性的強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿性溶液和氣體，這些生產(chǎn)材料在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)同機(jī)械設(shè)備的表面接觸，從而發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。由于這些原材料本身的特殊性，在生產(chǎn)過(guò)程中若不能及時(shí)清除這些殘留溶液，往往會(huì)造成化學(xué)腐蝕問(wèn)題，同時(shí)這些污染物還會(huì)對(duì)水源和空氣等造成較大的污染，影響人們的生命健康安全。其次是氣體和液體的流動(dòng)速度。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究得知，氣體和液體的流動(dòng)會(huì)使得化學(xué)物質(zhì)同金屬的表面接觸面積增大，使得材料的化學(xué)反應(yīng)速度大大增加[2-4]。因此，化工設(shè)備在出現(xiàn)密封性不足的情況時(shí)，會(huì)造成生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)械設(shè)備受腐蝕性液體和氣體的流動(dòng)速度影響，加快自身的腐蝕速度。最后是化工生產(chǎn)過(guò)程中的安全意識(shí)不足。由于化工生產(chǎn)過(guò)程中的各種原材料和生產(chǎn)過(guò)程等具有一定的危險(xiǎn)性，若操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中缺乏安全生產(chǎn)意識(shí)，往往會(huì)造成化工生產(chǎn)過(guò)程中各種安全事故的發(fā)生率大大增加。對(duì)此，化工生產(chǎn)前需要對(duì)操作人員進(jìn)行全面的安全生產(chǎn)培訓(xùn)，提高生產(chǎn)人員的安全意識(shí)，將安全生產(chǎn)事故的發(fā)生率降到最低。

2 化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕機(jī)理

2.1 電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象

電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象是由于生產(chǎn)過(guò)程中存在陰陽(yáng)兩極，陰極附近會(huì)發(fā)生離子的還原反應(yīng)，而陽(yáng)極附近則會(huì)出現(xiàn)氧化反應(yīng)，陽(yáng)極和陰極之間會(huì)出現(xiàn)離子的流動(dòng)，陰極會(huì)不斷吸收陽(yáng)極反應(yīng)出現(xiàn)的各種電子，從而保證自身的還原反應(yīng)能夠進(jìn)行，這就是電化學(xué)現(xiàn)象。這種電化學(xué)反應(yīng)在金屬表面和電解溶液之間發(fā)生，但并不會(huì)產(chǎn)生電流，而只是內(nèi)部陰極的消耗，但對(duì)于金屬氧化反應(yīng)中的電子需求較多，因此，會(huì)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。

2.2 工業(yè)大氣造成的腐蝕問(wèn)題

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)排出很多污染性氣體，這些氣體融入水中會(huì)形成各種酸堿性溶液，如二氧化硫等[15]。而工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的二氧化碳和氫氧化物本身具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)化工設(shè)備會(huì)造成較強(qiáng)的腐蝕，特別是在潮濕環(huán)境下，二氧化硫等有害氣體會(huì)融入水中形成酸性溶液，從而增強(qiáng)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕。

3 化工機(jī)械設(shè)備的防腐性能提升措施

3.1 選擇合適的制造材料

當(dāng)前，我國(guó)每年都會(huì)有大量的化工設(shè)備因腐蝕嚴(yán)重而被報(bào)廢，這些報(bào)廢設(shè)備無(wú)法正常使用，且由于腐蝕較為嚴(yán)重，各種材料無(wú)法回收利用，從而造成化工企業(yè)大量的設(shè)備浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)造成大量的重金屬污染土地和水資源等，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，在化工機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格選擇化工設(shè)備的材料。為了減少腐蝕問(wèn)題的發(fā)生，在化工設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，在條件允許范圍內(nèi)可以選擇既對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染且能夠滿足化工設(shè)備正常使用的塑料材料，這是由于塑料材料本身對(duì)自然環(huán)境的危害更小，且在處理時(shí)的方法較為簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠避免金屬材料的浪費(fèi)[6-7]。若迫不得已必須使用金屬材料進(jìn)行化工設(shè)備的生產(chǎn)，選擇金屬材料時(shí)需要充分考慮設(shè)備本身對(duì)材料特性的需求，同時(shí)還需要考慮設(shè)備使用年限以及各種可能造成設(shè)備腐蝕的環(huán)境因素，最大程度地降低設(shè)備腐蝕造成的浪費(fèi)和污染問(wèn)題。除了上述內(nèi)容之外，盡管在材料的選擇方面，很多設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)都是以自身的經(jīng)濟(jì)效益作為決定因素，但在當(dāng)前我國(guó)的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，材料的選擇還需要將其在生產(chǎn)環(huán)境下的使用壽命等作為參考標(biāo)準(zhǔn)，這才能夠在保證設(shè)備使用質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高其使用壽命，將材料造成的腐蝕問(wèn)題降到最低。

3.2 通過(guò)化學(xué)方法提高化工設(shè)備的防腐蝕性能

化工機(jī)械設(shè)備的日常工作環(huán)境一般有兩種，一種是氣體生產(chǎn)環(huán)境，一種是液體生產(chǎn)環(huán)境。對(duì)于液體生產(chǎn)環(huán)境，常見(jiàn)金屬材料的防腐方法是通過(guò)外置電源來(lái)提供電化學(xué)腐蝕中的離子和電子，最大程度地避免因電化學(xué)反應(yīng)而造成的腐蝕問(wèn)題。在生產(chǎn)過(guò)程中，可以將電源的負(fù)極與金屬設(shè)備連接，這種方法是最簡(jiǎn)單的防腐措施，但在使用過(guò)程中仍然存在著一些問(wèn)題，例如，這種方法并不適用于一些本就同電源正極相連接的金屬。對(duì)于這種情況，在生產(chǎn)過(guò)程中可以將正極的金屬材料更換為碳棒或者其他的惰性金屬，這些材料一方面能夠保證正常的電流運(yùn)行，同時(shí)還能夠避免設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中金屬表面的腐蝕問(wèn)題。以上兩種方法在生產(chǎn)過(guò)程中都是通過(guò)外在條件對(duì)腐蝕問(wèn)題進(jìn)行表面處理，降低腐蝕程度，但并不能從根本上解決腐蝕問(wèn)題。因此，可以通過(guò)原電池方法對(duì)這一電化學(xué)腐蝕問(wèn)題進(jìn)行更加有效的預(yù)防處理，其原理是將另一種活潑金屬綁在金屬外殼上，將這一部分金屬作為原電池的陽(yáng)極，在發(fā)生電化學(xué)的過(guò)程中，腐蝕溶解這一部分金屬，保護(hù)內(nèi)層的化工設(shè)備構(gòu)件，當(dāng)前這種防腐蝕措施比較常見(jiàn)在大型船只或者化工設(shè)備中。雖然金屬會(huì)在外界氣體的影響下發(fā)生腐蝕問(wèn)題，但當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，如酸堿性變化等，其會(huì)對(duì)化工設(shè)備的腐蝕問(wèn)題產(chǎn)生較大的影響，對(duì)于這些因素，通過(guò)化工設(shè)備的材質(zhì)問(wèn)題往往很難解決，常規(guī)的化學(xué)防腐措施也不能取得較好的效果，這種情況往往是通過(guò)物理手段進(jìn)行防腐。

3.3 化工機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)

在當(dāng)前我國(guó)化工機(jī)械設(shè)備防腐設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程中，可以通過(guò)以下工藝標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提高化工設(shè)備的防腐性能。第一，在設(shè)計(jì)化工機(jī)械設(shè)備的零件時(shí)，構(gòu)件的基本形狀需要簡(jiǎn)化，越簡(jiǎn)單的構(gòu)件形狀，在加工時(shí)的復(fù)雜程度越低，各種縫隙問(wèn)題出現(xiàn)得更少，可以降低后期使用過(guò)程中的腐蝕可能性。第二，最大程度上保證機(jī)械構(gòu)件，化工設(shè)備使用過(guò)程中產(chǎn)生的各種機(jī)械構(gòu)件損傷，會(huì)造成機(jī)械構(gòu)件同外界氣體和液體的接觸面積增加，從而造成使用過(guò)程中的防腐蝕功能逐漸喪失，造成腐蝕問(wèn)題的不斷出現(xiàn)。第三，對(duì)化工機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行材料的統(tǒng)一化處理。材料的統(tǒng)一性能夠避免不同材料使用過(guò)程中出現(xiàn)的物理腐蝕現(xiàn)象，降低材料腐蝕率。第四，預(yù)防結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中的縫隙，縫隙的出現(xiàn)是造成化學(xué)腐蝕問(wèn)題的主要因素之一，對(duì)此，在化工機(jī)械構(gòu)件連接位置施工時(shí)，需要嚴(yán)格控制連接位置處的縫隙。第五，在化工機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)完成后，需要對(duì)設(shè)備構(gòu)件表面進(jìn)行防銹漆的涂布，同時(shí)結(jié)合構(gòu)件形式優(yōu)化措施，對(duì)整個(gè)化工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行防腐蝕處理，將設(shè)備同外界環(huán)境進(jìn)行隔離處理，如涂布防銹漆，需要保證構(gòu)件的所有位置全部被涂布，避免出現(xiàn)遺漏問(wèn)題，影響化工機(jī)械設(shè)備的正常使用。第六，機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)積水問(wèn)題需要及時(shí)清理，并將殘留在表面的水漬清潔干凈，保持化工機(jī)械設(shè)備的表面干燥。第七，避免化工機(jī)械設(shè)備的表面出現(xiàn)凹陷。為了避免這一問(wèn)題對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕效果，可以在設(shè)備上進(jìn)行排水孔的設(shè)計(jì)，從而保證化工機(jī)械設(shè)備表面凹陷位置處水分的充分排除。第八，接卸設(shè)備焊接時(shí)，需要盡量避免應(yīng)力問(wèn)題的集中或者內(nèi)應(yīng)力問(wèn)題，最好的方法是在施工過(guò)程中采用連續(xù)焊接方法，這樣能防止因焊接過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力問(wèn)題而出現(xiàn)間斷焊接問(wèn)題。

3.4 控制腐蝕源

在我國(guó)當(dāng)前的化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕中，大部分是通過(guò)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的表面處理來(lái)實(shí)現(xiàn)防腐蝕性能，這是當(dāng)前成本較低且操作較為方便的一種腐蝕措施，通過(guò)表面覆蓋層能夠廣泛地在當(dāng)前的化工機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中使用。但隨著科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備腐蝕控制措施應(yīng)不斷提高，如從環(huán)境方面著手、從腐蝕源著手等，在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的所處環(huán)境進(jìn)行控制，降低環(huán)境中各種因素的腐蝕，通過(guò)這種方法能夠?qū)C(jī)械設(shè)備生產(chǎn)時(shí)所處環(huán)境的空氣和潮濕度等進(jìn)行顯著的控制，從而最大化地控制可能造成腐蝕的因素，降低企業(yè)的設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用，提高設(shè)備的防腐蝕效果。

3.5 物理層面防腐蝕

對(duì)于化工機(jī)械設(shè)備的防腐蝕措施，除了從化學(xué)層面上考慮外，還可以在物理方面進(jìn)行控制。選擇耐腐蝕性的金屬材料進(jìn)行化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)，應(yīng)用原電池原理是比較常見(jiàn)的兩種物理防腐蝕措施，但在化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)中，還有兩種最為簡(jiǎn)單的物理處理方法。第一，在化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，在化工機(jī)械設(shè)備的機(jī)械構(gòu)件外層涂布惰性金屬或耐腐蝕涂層，能夠盡量減少化工機(jī)械設(shè)備同外界腐蝕性氣體和液體的接觸，降低化工機(jī)械設(shè)備使用過(guò)程中出現(xiàn)腐蝕的可能性[8]。第二，在機(jī)械設(shè)備的焊接時(shí)，為了保證焊接效果，需要注意焊接過(guò)程中的縫隙和角落問(wèn)題，防止因焊接操作造成溶液和殘?jiān)诨C(jī)械設(shè)備存在堆積空間，這樣能夠大大延長(zhǎng)化工機(jī)械設(shè)備的使用壽命[9]。

3.6 提高安全生產(chǎn)意識(shí)

化工機(jī)械設(shè)備的使用過(guò)程中，除了物理和化學(xué)等常規(guī)防腐蝕措施之外，還需要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)人員的安全生產(chǎn)意識(shí)培養(yǎng)，要求生產(chǎn)人員在化工生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格遵循相關(guān)的生產(chǎn)規(guī)定，定期對(duì)化工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安全檢查，發(fā)現(xiàn)化工機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象或者損壞現(xiàn)象時(shí)，需要及時(shí)報(bào)備，通知相關(guān)部門(mén)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和處理。提高生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，是降低安全生產(chǎn)事故發(fā)生的主要措施。此外，由于化工生產(chǎn)本身的環(huán)境特殊性，相關(guān)部門(mén)需要加大資金投入升級(jí)生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)不斷提升物理方面的防腐措施，最大程度地保證化工機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)腐蝕危害問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

化工產(chǎn)品本身具有一定的特殊性，為了保證生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，同時(shí)避免生產(chǎn)中的設(shè)備腐蝕浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，化工機(jī)械設(shè)備的防腐蝕措施顯得尤為重要?；C(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)腐蝕的原因一方面是由于本身的金屬材料，此外還有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題以及生產(chǎn)環(huán)境問(wèn)題等，根據(jù)不同的腐蝕原因制定相關(guān)的防腐蝕措施，提高化工機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)安全性，是當(dāng)前化工行業(yè)提高化工生產(chǎn)質(zhì)量的重要措施。