化工設(shè)備腐蝕與腐蝕控制的措施

畢啟玲

(克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

化工生產(chǎn)離不開化工設(shè)備，化工設(shè)備是化工生產(chǎn)必不可少的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是化工產(chǎn)品質(zhì)量保證體系的重要組成部分?；ぴO(shè)備性能的優(yōu)劣將直接關(guān)系到化工生產(chǎn)的正常進(jìn)行，并對整個(gè)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力和環(huán)境保護(hù)等都有重大的影響?；どa(chǎn)條件苛刻，所用到的酸、堿、鹽以及其他許多介質(zhì)腐蝕性很強(qiáng)。腐蝕不僅減薄了設(shè)備壁厚，而且有可能改變材料的組織和性能，所以要選擇合適的耐腐蝕材料或采取相應(yīng)的防腐蝕措施，以提高化工設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行的安全性。

1 化工設(shè)備腐蝕的類型及影響因素

化工生產(chǎn)原理多樣，各種工藝裝置的任務(wù)不同，所使用的設(shè)備也不同。這些設(shè)備在使用過程中，會(huì)接觸到酸、堿、鹽等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)，因此，化工設(shè)備會(huì)受到不同程度的腐蝕。按照腐蝕的機(jī)理，化工設(shè)備的腐蝕類型主要有兩種：電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕[1]。

1.1 電化學(xué)腐蝕

化工生產(chǎn)中的腐蝕破壞絕大多數(shù)都是由電化學(xué)腐蝕引起的?；どa(chǎn)中的大部分介質(zhì)都屬于電解質(zhì)，比如化工廠常見的硫酸、硝酸、鹽酸等溶液，也包括雨水、海水以及冷凝水等。當(dāng)化工設(shè)備與這些電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，就可以形成腐蝕電池?；ぴO(shè)備上不同的零件所使用的金屬材料不同，其電極電位就不同，在腐蝕電池中，電極電位低的金屬會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，以離子的形式進(jìn)入溶液而被腐蝕。而電極電位高的金屬發(fā)生還原反應(yīng)，當(dāng)這種反應(yīng)不斷進(jìn)行，金屬就被不斷地腐蝕，比如酸泵泵軸的腐蝕，硝酸儲(chǔ)罐的腐蝕等。

1.2 化學(xué)腐蝕

在化工生產(chǎn)中，很多設(shè)備都是在高溫高壓條件下工作，金屬在高溫條件下與干燥的氣體接觸會(huì)發(fā)生高溫氧化，或者與苯、乙醇、含硫石油等非電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕都屬于化學(xué)腐蝕，比如裝置中加熱爐里的爐管腐蝕，就是典型的化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕往往會(huì)在金屬表面形成一層氧化膜，如果氧化膜能完整地附著在零件表面，就可以阻止金屬的繼續(xù)氧化而起到保護(hù)金屬的作用，如果氧化膜脫落，腐蝕就會(huì)持續(xù)發(fā)生。

化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕形成的條件不同。一般情況下，化學(xué)腐蝕都比較輕微，但是，如果非電解質(zhì)溶液中含有了水分，就變成了電化學(xué)腐蝕，金屬腐蝕的速度就會(huì)加快。

1.3 影響因素

化工設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，與設(shè)備的材料、結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)、溫度等因素有關(guān)。材料是腐蝕發(fā)生的內(nèi)因，材料的種類、化學(xué)成分不同，其耐腐蝕性能不同。環(huán)境因素是腐蝕發(fā)生的外部條件，設(shè)備的工作溫度、壓力，所接觸的介質(zhì)都對設(shè)備的腐蝕有影響。對腐蝕而言，腐蝕的速率隨著工作溫度和腐蝕介質(zhì)濃度的增加而提高。

2 化工設(shè)備腐蝕的控制措施

全面腐蝕控制是化工企業(yè)防止腐蝕的重要理念，應(yīng)主要從以下幾個(gè)過程和環(huán)節(jié)入手，把腐蝕的程度降到最低，來保證化工設(shè)備連續(xù)運(yùn)行。

2.1 設(shè)計(jì)加工過程的腐蝕控制

2.1.1 合理選擇設(shè)備材料

根據(jù)化工設(shè)備在生產(chǎn)過程中所接觸的介質(zhì)的腐蝕性，選擇合適的耐腐蝕材料，提高設(shè)備的耐腐蝕性是設(shè)計(jì)的第一環(huán)節(jié)。大多數(shù)化工設(shè)備采用合金鋼制造，在選材時(shí)，要充分考慮介質(zhì)對材料的腐蝕程度，可以選擇耐腐蝕性能較好的不銹鋼、耐熱鋼等，也可以選擇耐腐蝕性能好的非金屬材料作為設(shè)備襯里，隔絕設(shè)備與介質(zhì)的直接接觸，從而提高設(shè)備的使用壽命。

2.1.2 合理設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)

化工設(shè)備的腐蝕在很多情況下都與結(jié)構(gòu)有關(guān)，不合理的結(jié)構(gòu)會(huì)造成應(yīng)力集中、局部過熱、介質(zhì)積聚等情況，會(huì)加速腐蝕過程。因此，在進(jìn)行化工設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地避免形成腐蝕環(huán)境的結(jié)構(gòu)，例如，應(yīng)避免液體積液的結(jié)構(gòu)，盡量避免縫隙結(jié)構(gòu)等，可以設(shè)置一些排水孔、通風(fēng)孔等。設(shè)備在設(shè)計(jì)中要防止局部應(yīng)力集中，還要便于制造和維修等[2]。

2.1.3 選擇合適的加工工藝

化工設(shè)備在制造加工過程中，某些加工工藝可能使材料的耐腐蝕性能發(fā)生變化，比如，不銹鋼在焊接過程中由于焊接溫度的影響，降低了不銹鋼的耐腐蝕性而導(dǎo)致腐蝕破壞。因此，在加工過程中，也要充分考慮到加工方法對材料耐腐蝕性能的影響。

2.2 化工設(shè)備使用過程中的腐蝕控制

2.2.1 表面覆蓋層控制腐蝕

在設(shè)備表面涂覆耐腐蝕的保護(hù)層是最普遍而重要的控制腐蝕的方法?？梢酝ㄟ^電鍍、噴涂、化學(xué)鍍以及涂刷法在設(shè)備表面形成金屬覆蓋層、非金屬覆蓋層和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜覆蓋層。覆蓋層把設(shè)備材料與腐蝕介質(zhì)隔離開，阻止了設(shè)備表面形成腐蝕電池，從而防止或減少設(shè)備的腐蝕。

2.2.2 采用緩蝕劑控制腐蝕

在設(shè)備的腐蝕環(huán)境中，添加少量的緩蝕劑能使設(shè)備金屬得到保護(hù)而不被腐蝕或腐蝕程度降低。緩蝕劑保護(hù)作為腐蝕的控制與防護(hù)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是投資少、見效快，使用方便等。目前，在石油、化工、能源等部門獲得了廣泛的應(yīng)用。緩蝕劑的種類很多，在選擇時(shí)要考慮緩蝕劑本身的性質(zhì)，還有考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料以及工作介質(zhì)、工作條件等因素。既要達(dá)到緩蝕的要求又不能影響生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2.3 電化學(xué)保護(hù)法控制腐蝕

電化學(xué)保護(hù)法，就是根據(jù)電化學(xué)原理，在設(shè)備上施加一定的保護(hù)電流或保護(hù)電位防止或減輕金屬腐蝕的控制方法。電化學(xué)保護(hù)法有兩種：陽極保護(hù)法和陰極保護(hù)法。

陽極保護(hù)法是在設(shè)備上施加外部電流，使設(shè)備材料進(jìn)行陽極極化，從而使設(shè)備的腐蝕程度降低的一種電化學(xué)保護(hù)方法。陽極保護(hù)法技術(shù)發(fā)展較晚，其在工業(yè)上的應(yīng)用還不到40年，但因?yàn)檫@種方法能用于一些強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的場合，同時(shí)所需要的外加電流比較低，保護(hù)效果好而具有很好的使用前景。

陰極保護(hù)法是通過對被保護(hù)的設(shè)備施加電流，使其陰極極化來達(dá)到其不被腐蝕的目的。陰極保護(hù)法由于簡單易行，保護(hù)效果好，經(jīng)濟(jì)性好而被廣泛應(yīng)用，其主要用于保護(hù)中性、堿性和弱酸性介質(zhì)中的各種金屬設(shè)備。如石油地面儲(chǔ)罐、地下管道、海洋構(gòu)件設(shè)備等主要采用陰極保護(hù)法，可以達(dá)到完全保護(hù)或使腐蝕速度降低到可以接受的程度，達(dá)到有效控制。

2.2.4 嚴(yán)格控制工藝參數(shù)進(jìn)行腐蝕控制

在化工裝置的工藝參數(shù)中，有些參數(shù)是為了防止腐蝕而設(shè)定的，主要有溫度、濕度、氧氣量以及氯離子濃度等。比如，在氯堿生產(chǎn)中，干燥氯氣的含水量不得超過0.04%，否則就會(huì)造成設(shè)備管路的腐蝕。因此，在操作過程中必須嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，防止因參數(shù)超標(biāo)而加大設(shè)備的腐蝕速度[3]。

2.3 化工設(shè)備檢維修過程中的腐蝕控制

化工設(shè)備在檢維修過程中，往往因?yàn)閾寱r(shí)間，趕進(jìn)度而忽視了腐蝕控制的要求，可能會(huì)因設(shè)備內(nèi)部未清洗干凈，殘留清洗液未吹干，補(bǔ)焊時(shí)焊渣飛濺而黏在設(shè)備內(nèi)壁上、安裝時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力等原因?qū)е略O(shè)備在使用過程中發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行檢維修時(shí)，必修嚴(yán)格按照檢維修操作規(guī)程進(jìn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，化工設(shè)備的腐蝕問題是化工生產(chǎn)中必須要重視的一個(gè)問題?；ぴO(shè)備的腐蝕直接影響了化工生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量，所以，做好化工設(shè)備腐蝕控制的意義重大。腐蝕控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須從多個(gè)環(huán)節(jié)入手，不僅要加強(qiáng)耐腐蝕材料、腐蝕控制技術(shù)的應(yīng)用，還要增強(qiáng)設(shè)備設(shè)計(jì)、使用、管理人員的防腐蝕意識，才能做到預(yù)防為主、防治結(jié)合、有效控制，保證化工設(shè)備長周期連續(xù)運(yùn)行。