石化設(shè)備常見腐蝕與防腐

　　摘 要：腐蝕嚴(yán)重危害著石化生產(chǎn)的正常運(yùn)行，防腐越來越被人們所重視，文章對石化設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的主要原因以及規(guī)律作了詳細(xì)分析，并根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)介紹了一些石化設(shè)備的防腐蝕方法和措施。
　　關(guān)鍵詞：石化設(shè)備 腐蝕 防腐蝕
　　中圖分類號：F270.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1004-4914（2011）04-259-02
　　
　　一、研究石化設(shè)備常見腐蝕與防腐的意義
　　腐蝕是指石化設(shè)備在接觸介質(zhì)(大氣、水或含有酸、堿、鹽的溶液等)的化學(xué)或電化學(xué)的作用下及機(jī)械的物理等作用下發(fā)生形狀、尺寸以及性狀等變化而引起的破壞，這種破壞在石化生產(chǎn)中是普遍存在的。腐蝕使得正常的生產(chǎn)無法進(jìn)行，影響新技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)備的使用壽命大大縮短。更為嚴(yán)重的是腐蝕還會使設(shè)備及管道的“跑、冒、滴、漏”機(jī)會增加，輕者造成原料及成品的大量損失，影響產(chǎn)品質(zhì)量，污染環(huán)境，重者還可能會因腐蝕引起的設(shè)備爆炸、火災(zāi)等重大事故，從而造成更大的損失。前不久有關(guān)部門對壓力容器的事故作了初步統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：由于腐蝕而引發(fā)的爆炸事故占生產(chǎn)事故的70%左右。所以，我們要充分了解石化設(shè)備腐蝕的規(guī)律性，在此基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)材料作出正確選擇，并針對不同的材料采取相應(yīng)的、有效的防腐蝕措施，這樣才能保證石化生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
　　二、石化設(shè)備腐蝕原因及規(guī)律
　　1.石化生產(chǎn)過程中存在并產(chǎn)生許多腐蝕性的介質(zhì)，如酸、堿、鹽、水、氧等，這是產(chǎn)生腐蝕的最主要原因。如，氯堿行業(yè)一直是化學(xué)工業(yè)中腐蝕問題最為嚴(yán)重的，因?yàn)殡娊馐雏}溶液生產(chǎn)燒堿、氫氣、氯氣和氯產(chǎn)品的氯堿工業(yè)的企業(yè)氯堿所處理的原料，中間產(chǎn)品及成品或半成品，都有強(qiáng)烈的腐蝕性。在電解過程中，由于輸入了大量的電流，還會產(chǎn)生特有的雜散電流腐蝕等。介質(zhì)的種類、化學(xué)成分、濃度、pH值、雜質(zhì)、水分和含氧量都是造成腐蝕的外在原因。介質(zhì)流動速度愈快，愈易腐蝕，因?yàn)榻橘|(zhì)在流動過程中會沖刷保護(hù)膜，產(chǎn)生旋渦、湍流、空泡，引起嚴(yán)重的沖擊磨損和空泡腐蝕。
　　2.石化設(shè)備自身的問題導(dǎo)致腐蝕。
　　（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。制造加工質(zhì)量不高，焊接殘余應(yīng)力的存在，設(shè)備受外力或殘余應(yīng)力愈大，腐蝕越快。設(shè)備材料在腐蝕和拉應(yīng)力的同時(shí)作用下，首先在薄弱區(qū)產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而向縱深發(fā)展，產(chǎn)生破裂，稱為應(yīng)力腐蝕破裂。如果設(shè)備選用堆焊硬質(zhì)合金及鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等，很容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂，而且其裂紋一般是徑向發(fā)散型的，可以是一條或多條。這些裂縫溝通了整個(gè)密封端面，加速了端面的磨損，使泄漏量增加。根據(jù)斷裂力學(xué)的觀念，材料內(nèi)部原始裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)因子K1=yσ1a(y—系數(shù))。在開始時(shí)由于應(yīng)力σ1小于臨界應(yīng)力σc，a小于臨界裂紋σc，所以腐蝕作用時(shí)，由于原始裂紋a的腐蝕擴(kuò)展，導(dǎo)致K1的增大。當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間后a=σc及K1=K1c時(shí)，斷裂就發(fā)生了，只有當(dāng)原始裂紋a足夠小，以致于K1＜K1c(應(yīng)力腐蝕破裂)時(shí)，材料才不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。設(shè)備應(yīng)力的產(chǎn)生一方面是在加工過程中形成的，如冷加工的變形應(yīng)力，熱加工的組織應(yīng)力；另一方面在運(yùn)轉(zhuǎn)中對于承受壓力或旋轉(zhuǎn)的部件也會使之產(chǎn)生應(yīng)力。這些應(yīng)力的作用結(jié)果引起設(shè)備內(nèi)部的扭曲，形成腐蝕，所以，設(shè)備結(jié)構(gòu)的形狀突變處，如開口、縫隙或死角等位置，腐蝕較快。
　　（2）選材不當(dāng)，如果設(shè)備表面接觸腐蝕介質(zhì)，而設(shè)備本身又不耐腐蝕，就會產(chǎn)生表面腐蝕，表面越粗糙，越易腐蝕，其現(xiàn)象是泄漏、早期磨損、破壞、發(fā)聲等。表面均勻腐蝕有成膜和無膜兩種形態(tài)，無膜的腐蝕很危險(xiǎn)，腐蝕過程以一定的速度進(jìn)行，這主要是選材錯(cuò)誤造成的。成膜的腐蝕，其鈍化膜通常具有保護(hù)作用的特性，但有些設(shè)備所用的材料，如不銹鋼、鈷、鉻合金等其表面的鈍化膜在端面摩擦中容易被破壞，在缺氧條件下新膜很難生成，使電偶腐蝕加劇。
　　3.缺乏防腐措施或施工質(zhì)量低劣等，都為腐蝕破壞提供了環(huán)境。環(huán)境不同，選材不同，在設(shè)備的生產(chǎn)過程中往往不能做到兼顧選材和環(huán)境腐蝕的一致性，溫度、濃度、壓力不同，選材不同、腐蝕情況各異，而且施工過程中把關(guān)不嚴(yán)、施工質(zhì)量低劣，腐蝕問題不可避免。
　　4.操作中的超溫、超壓，設(shè)備管理不完善，思想不重視，也是產(chǎn)生腐蝕破壞的原因之一。通常情況下，介質(zhì)的溫度越高，壓力越高，腐蝕越快，因?yàn)楦g是一種化學(xué)反應(yīng)，每升溫10℃，腐蝕速度增加1~3倍。溫度升高，擴(kuò)散速度增大，同時(shí)電解液電阻下蝕降，所以使腐蝕電池的反應(yīng)加快。如果設(shè)備端面摩擦劇烈，比壓過大，表面光潔度低或者冷卻不夠以及表面潤滑不好，則設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的摩擦熱會加速腐蝕的進(jìn)行。另外，生產(chǎn)過程中，施工人員思想不重視，設(shè)備管理不完善也導(dǎo)致了腐蝕問題的產(chǎn)生。
　　三、石化設(shè)備防腐的措施
　　石化設(shè)備防腐的措施主要是材料選擇、防護(hù)涂層、設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及環(huán)境處理等等。
　　1.材料的合理選用。材料是決定腐蝕速度的關(guān)鍵因素。選擇材料首先要考慮材料本身的耐蝕性能，耐腐蝕材料包括金屬材料和非金屬材料。非金屬材料多用作黑色金屬的防腐措施。普通碳鋼是目前國內(nèi)外應(yīng)用最多的金屬材料，主要缺點(diǎn)是耐蝕性能不好，必須采取涂層防護(hù)，以延長設(shè)備的使用壽命。還有玻璃鋼、合金鋼、低合金鋼、鋁合金等設(shè)備新材料。耐腐蝕金屬材料的選擇必須考慮介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力；必須考慮設(shè)備的類型與結(jié)構(gòu)，必須考慮產(chǎn)品的要求；必須考慮材料的價(jià)格與來源。
　　2.通過表面涂層來防腐蝕。在設(shè)備表面涂漆能達(dá)到良好的防腐目的，是最常見的一種防腐蝕方法。涂層防護(hù)一般不改變設(shè)備的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，僅在外部涂裝防護(hù)層，使設(shè)備與周圍介質(zhì)隔離而免遭腐蝕。目前使用的防腐漆料大多鄰苯二甲酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮丁醛+磷酸等油料涂漆。通過表面涂層來防腐蝕首先要充分了解涂漆對象的材質(zhì)、表面狀態(tài)、形狀、施工環(huán)境及使用情況等，并結(jié)合漆膜的漆刷能力、機(jī)械性質(zhì)、防銹能力、漆膜的老化等因素合理選擇材料。
　　給設(shè)備做金屬覆蓋層也是表面涂層的一種。用耐腐蝕性好的金屬覆蓋結(jié)構(gòu)材料表面，在覆蓋這層材料時(shí)一般采用塞焊及點(diǎn)焊襯里、帶狀襯里焊接即將覆蓋金屬切長方形焊接在母材上、金屬復(fù)合法，主要有：壓延、爆炸復(fù)合、鑄造、堆焊等；用電位比母材低的金屬覆蓋表面，以其作為犧牲陽極，也可以達(dá)到很好的防腐效果。
　　3.優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)防腐。進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)遵守等厚度或逐漸過渡原則，盡量設(shè)法使局部應(yīng)力和熱應(yīng)力降低，避免存在高應(yīng)力區(qū)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要使設(shè)備在使用過程中減少腐蝕介質(zhì)的停滯、熱負(fù)荷分配的不均勻、蒸汽的冷凝和腐蝕產(chǎn)物的積存等問題。
　　4.通過環(huán)境處理降低腐蝕。通常的做法是，在腐蝕環(huán)境中添加適量緩蝕劑在金屬表面做成保護(hù)膜，來抑制金屬腐蝕的速度而取得一定防腐蝕效果。如加入鉻酸鹽、鉬酸鹽、亞硝酸鹽可在金屬表面形成氧化膜，加入聚合磷酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽、硫基苯并噻唑、苯并三唑可使金屬表面形成沉淀保護(hù)膜。加入胺類表面活性劑可使金屬表面形成吸附保護(hù)膜等。
　　在某些工藝煉制過程中，為避免產(chǎn)生腐蝕性的酸性氣體，可前置脫鹽、脫鹽、脫氣裝置等。脫除溶解在水中的氧為防止中性水所引起的碳鋼腐蝕；在輸送二氧化碳、硫化氫、氯化物等介質(zhì)時(shí)，前置脫水裝置，除去水分為防止室內(nèi)大氣的腐蝕，使金屬表面經(jīng)常保持在露點(diǎn)以上。另外，對裝置內(nèi)部的腐蝕、將水分控制在一定指標(biāo)以下。
　　四、結(jié)束語
　　腐蝕的破壞是石化生產(chǎn)中的一個(gè)很重要的問題，在設(shè)備的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、使用操作以及管理維修等方面不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采用有效而又經(jīng)濟(jì)的防腐措施來降低危險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率是我們的當(dāng)務(wù)之急。
　　
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