淺談化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)及措施

周華南，周 勇，祝欣然

（中國石油吉林石化分公司煉油廠，吉林吉林 132000）

0 引言

化工機(jī)械設(shè)備作為石化企業(yè)的重要組成部分，會為企業(yè)創(chuàng)造大量利潤，但在石油化工生產(chǎn)與經(jīng)營過程中使用的化工機(jī)械設(shè)備常常出現(xiàn)各種腐蝕問題，就其大致原因分析，主要是因?yàn)榛C(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過程中接觸大量化工生產(chǎn)原料，在化學(xué)反應(yīng)的作用之下，化工機(jī)械設(shè)備的表面逐漸受到損壞與腐蝕，在機(jī)械設(shè)備受到腐蝕后，外觀和性能都會受到不同程度的影響，甚至少數(shù)腐蝕嚴(yán)重的會導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢，給企業(yè)帶來損失。因此，化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中不僅要保障生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量，而且還需要對化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)予以足夠的重視，切實(shí)有效地提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力，為企業(yè)發(fā)展提供更為堅(jiān)實(shí)的支撐。

1 化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕分類

1.1 均勻腐蝕

是化工機(jī)械設(shè)備腐蝕中最為常見的腐蝕類型，即機(jī)械設(shè)備表面產(chǎn)生的腐蝕問題，此種腐蝕雖然不會影響企業(yè)的正常經(jīng)營與生產(chǎn)，但會影響機(jī)械設(shè)備的外觀。在化工機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的過程中，設(shè)置相應(yīng)的腐蝕余量將有效提高機(jī)械使用過程中的穩(wěn)定性及延長設(shè)備壽命，其判定標(biāo)準(zhǔn)是在單位時(shí)間內(nèi)，腐蝕介質(zhì)對于機(jī)械設(shè)備所使用的金屬材料的腐蝕深度。

1.2 局部腐蝕

局部腐蝕屬于化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的重要組成，是均勻腐蝕以外的腐蝕類型。具體來講，是機(jī)械設(shè)備在運(yùn)作過程中某個(gè)部位受到腐蝕。而此種腐蝕不會給石油化工企業(yè)的發(fā)展帶來較大的沖擊，但是其造成的威脅卻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于均勻腐蝕。目前石油化工企業(yè)為了防止化工機(jī)械設(shè)備受到腐蝕，往往會安裝大量監(jiān)測設(shè)備以及預(yù)防設(shè)施，用以檢測化工機(jī)械設(shè)備受到腐蝕的情況，進(jìn)而針對性地予以解決。此種監(jiān)測對于均勻腐蝕來講，具有極為顯著的作用，然而在面對局部腐蝕的過程中，由于腐蝕部位難以預(yù)料，因此導(dǎo)致監(jiān)測設(shè)備無法對其予以有效發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致局部腐蝕累計(jì)，長此以往將直接影響設(shè)備的正常運(yùn)行，如果腐蝕嚴(yán)重，還有可能破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)，引發(fā)生產(chǎn)事故。

2 化工機(jī)械設(shè)備腐蝕機(jī)理

2.1 電化學(xué)腐蝕

在化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中，導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的主要原因是電化學(xué)腐蝕，其原因是空氣中的電離子與化工機(jī)械設(shè)備的金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備受到腐蝕。電化學(xué)反應(yīng)的核心原理是陰極以及陽極的共同作用，普遍情況是陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極發(fā)生還原反應(yīng)。而電化學(xué)腐蝕則是指金屬單質(zhì)中的原子被電離，生成相應(yīng)的金屬離子，離子互相轉(zhuǎn)移，反應(yīng)發(fā)生前后的離子以及原子均保持平衡。一般來講，電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行過程中將會生成電流，而電流只能在反應(yīng)中做功，因此出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，因此會提高設(shè)備的腐蝕效率。

2.2 工業(yè)大氣腐蝕

近年來，隨著我國工業(yè)水平的不斷提升，隨之而來的便是環(huán)境污染問題，這使得諸如二氧化硫、二氧化碳、硫化物等有害物質(zhì)被散發(fā)到空氣中，此類物質(zhì)在潮濕環(huán)境中將會生成相應(yīng)的無機(jī)酸，而無機(jī)酸具有極強(qiáng)的腐蝕作用。與此同時(shí)，在工業(yè)大氣腐蝕進(jìn)行的同時(shí)將有可能出現(xiàn)各種機(jī)械腐蝕問題，此種腐蝕的主要原因是化工機(jī)械設(shè)備既參與電化學(xué)腐蝕，又參與化學(xué)腐蝕，兩相疊加的情況下產(chǎn)生更為嚴(yán)重的腐蝕。

3 化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)

3.1 化工機(jī)械設(shè)備的材料選擇

目前我國化工機(jī)械設(shè)備普遍采用的材料為碳素鋼，此種材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，其中最顯著的是材料價(jià)格低廉并且極為方便，加工具體流程簡單便宜。如果是在普通環(huán)境中使用，碳素鋼發(fā)生腐蝕的概率較低，并且更為重要的是不會因?yàn)槭褂谜叩牟僮魇д`而損害機(jī)械設(shè)備，但是如果將其放置于化工生產(chǎn)環(huán)境中，那么其腐蝕概率就會極大程度地提高。例如，Q235 鋼在日常生活以及機(jī)械生產(chǎn)中頗極為普遍，一旦周邊出現(xiàn)相應(yīng)的腐蝕性介質(zhì)，就會導(dǎo)致其腐蝕速度逐漸提高，即便在設(shè)備表面涂抹大量防腐涂劑，也很有可能因?yàn)椴僮麇e誤而導(dǎo)致設(shè)備表面的漆膜刮花脫落，在一定程度上提高鋼材表面受到腐蝕的速率，無益于機(jī)械設(shè)備的正常應(yīng)用。因此，化工機(jī)械設(shè)備的制造過程中通常不選用碳素鋼，而是選取具有更強(qiáng)的腐蝕性的低合金鋼。低合金鋼的采購價(jià)值比碳素鋼高，但綜合分析比較后便能夠發(fā)現(xiàn)其較之于前者具有更為明顯的優(yōu)勢。

3.2 化工機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)工藝

（1）精簡化機(jī)械設(shè)備的構(gòu)建形狀，要保證化工機(jī)械設(shè)備整體組成構(gòu)件不復(fù)雜，在后續(xù)安裝過程中減少碰撞以及劃傷。

（2）盡可能地保護(hù)機(jī)械構(gòu)件，避免其受到外界損傷。

（3）保證化工機(jī)械設(shè)備所使用的構(gòu)件材料相同，避免材料的復(fù)雜化及多樣化。

（4）避免機(jī)械構(gòu)件之間出現(xiàn)縫隙。

（5）精心選取具有更高質(zhì)量的防銹漆，完善化工機(jī)械設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)形態(tài)，盡可能保障機(jī)械構(gòu)件遠(yuǎn)離腐蝕介質(zhì)，重視各構(gòu)件焊縫之間的涂漆，優(yōu)化革新涂漆的具體機(jī)構(gòu)，以保障構(gòu)件各部分均能涂抹均勻，避免出現(xiàn)遺漏。

（6）不能讓機(jī)械設(shè)備表面殘留積水，需要仔細(xì)清理，在設(shè)計(jì)化工機(jī)械設(shè)備過程中要保障設(shè)備表面處于足夠平整的狀態(tài)，不能出現(xiàn)任何凹處，如果難以行之有效地解決材料表面的凹陷問題，則需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的排水孔，以保障積水能被隨時(shí)排除。

（7）在設(shè)備焊接過程中，要盡可能保障不出現(xiàn)內(nèi)外應(yīng)力集中的問題，通過接連焊接來完成工作，盡可能不采用間斷焊接方法，否則將會出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。

4 化工機(jī)械設(shè)備的防腐措施

4.1 使用防腐涂料

防腐涂料是操作便捷且實(shí)用性強(qiáng)的防腐措施，已被廣泛應(yīng)用到了化工機(jī)械生產(chǎn)中，主要是在機(jī)械設(shè)備表面涂抹相應(yīng)的防腐材料，避免空氣、水汽滲透到化工機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，將機(jī)械設(shè)備與外界大氣隔離，形成更為完整的防護(hù)機(jī)制。防腐材料的作用：①隔離作用。防腐涂料能隔離化工機(jī)械設(shè)備以及腐蝕介質(zhì)，避免化工機(jī)械設(shè)備表面出現(xiàn)腐蝕通路，進(jìn)而加強(qiáng)化工機(jī)械設(shè)備表面的電阻；②緩沖作用。防腐涂料中的特定顏料能夠在成膜物產(chǎn)生水反應(yīng)之后有效保護(hù)金屬表面，將腐蝕侵蝕的速度降至最低，有效解決化工機(jī)械設(shè)備的均勻腐蝕；③陰極保護(hù)作用。和構(gòu)成化工機(jī)械設(shè)備的金屬材料相比，漆膜電極電位更高，目前已廣泛應(yīng)用于腐蝕電池中，漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)犧牲陽極的方法，有效保護(hù)金屬表面。

目前，化工機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)中防腐涂料的應(yīng)用極為廣泛，并且取得了相應(yīng)的成果，防腐涂料的核心作用是能有效降低化工機(jī)械設(shè)備受到腐蝕侵蝕的速率，便于管理人員更早地發(fā)現(xiàn)設(shè)備所存有的腐蝕問題。

4.2 電化學(xué)保護(hù)法

為保障石油化工企業(yè)的正常運(yùn)作，技術(shù)人員在開展工作的過程中有必要優(yōu)化改善金屬物質(zhì)自身的核心本質(zhì)，將化工機(jī)械設(shè)備的表面金屬與空氣隔離開來，利用表面處理措施全方位提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐蝕能力。電化學(xué)保護(hù)法的核心是利用犧牲陽極的方法保護(hù)處于金屬內(nèi)部的陽極，以展現(xiàn)出更強(qiáng)的防護(hù)作用，目前最為普遍的電化學(xué)保護(hù)法主要是鋁陽極保護(hù)以及鎂陽極保護(hù)。

4.3 犧牲陽極保護(hù)措施

為了有效解決化工機(jī)械設(shè)備存有的各種腐蝕問題，石油化工企業(yè)在利用犧牲陽極保護(hù)法進(jìn)行設(shè)備保護(hù)時(shí)，需要將犧牲陽極直接焊接在化工機(jī)械設(shè)備中，同時(shí)采用螺栓固定，在完成此項(xiàng)工作的過程中，技術(shù)人員要對當(dāng)前化工機(jī)械設(shè)備的陽極以及機(jī)械設(shè)備的金屬做絕緣處理，普遍應(yīng)用的隔離材料有橡膠墊以及尼龍墊，在利用陽極焊接設(shè)備構(gòu)件時(shí)，要保障陽極及金屬預(yù)留出相應(yīng)的距離，目的是防止陽極以及金屬產(chǎn)生直接接觸。在當(dāng)前社會飛速發(fā)展的情況下，石油化工企業(yè)采用的最為普遍的防腐蝕辦法是犧牲陽極保護(hù)法，此外，這種方法還被廣泛應(yīng)用于鍋爐以及地下管道的防腐保護(hù)。

4.4 設(shè)備防腐蝕方法

化工企業(yè)針對化工機(jī)械設(shè)備的防腐方法多種多樣，相關(guān)管理人員在選取防腐措施時(shí)要從多方面著手，著眼于金屬自身的特質(zhì)，避免金屬以及腐蝕性介質(zhì)直接接觸，并且要在金屬表層涂抹充足的防腐蝕材料。其中，電化學(xué)保護(hù)法的核心原理是利用電化學(xué)原理優(yōu)于機(jī)械設(shè)備的性質(zhì)，在具體工作過程中，金屬設(shè)備將會轉(zhuǎn)化為腐蝕電極之中的陰極，用以對設(shè)備作出有效保護(hù)，比較普遍的方法是外加電流法以及犧牲陽極保護(hù)法。其中，外加電流保護(hù)法是將保護(hù)的金屬當(dāng)做是電池的一級，將另一附加電極當(dāng)做電池的另一極，同時(shí)添加外置電流，以保護(hù)處于反應(yīng)的陰極的金屬；而犧牲陽極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬材質(zhì)相同的金屬當(dāng)做是當(dāng)前設(shè)備的陽極，將其固定于受保護(hù)金屬中，使其成為腐蝕電池，而被保護(hù)金屬則作為陰極，此種方法具有較強(qiáng)的合理性，目前已被廣泛應(yīng)用于相關(guān)行業(yè)，并且取得了較高的成效。

5 結(jié)束語

綜上所述，能否完成化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)將直接關(guān)系到化工機(jī)械設(shè)備的使用壽命。而石油化工生產(chǎn)企業(yè)所處的工作環(huán)境常常較為惡劣，空氣中存有大量腐蝕介質(zhì)，機(jī)械設(shè)備在此種生產(chǎn)環(huán)境下的腐蝕速度將會不斷上升，如果不采取有效解決措施，勢必影響石油化工企業(yè)的發(fā)展。因此，石油化工企業(yè)在發(fā)展的過程中，要積極協(xié)調(diào)各部門成員，尋求更為科學(xué)合理的化工機(jī)械設(shè)備防腐措施，以保護(hù)化工機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)作，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。