化工設(shè)備防腐需關(guān)注的幾個(gè)問題

賴曉敏 楊昆山

摘要：腐蝕嚴(yán)重危害著化工生產(chǎn)的正常運(yùn)行，防腐越來越被人們所重視，化工設(shè)備的防腐是一個(gè)系統(tǒng)工程，文章介紹了幾種常見的金屬防腐方法，重點(diǎn)介紹應(yīng)用最廣泛的保護(hù)層法。

關(guān)鍵詞：金屬防腐；涂層；節(jié)能

設(shè)備是化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)，化工單元操作都要依靠精良的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，因化工過程幾乎離不開升溫、降溫，且很多反應(yīng)都是密閉進(jìn)行的（需要保持一定的壓力或者真空），而各種化工原料大都具有一定的腐蝕性，因此制造化工設(shè)備的材料要求耐腐蝕、強(qiáng)度高、延展性好。金屬材料依其具有較高的強(qiáng)度和良好的延展性使之成為制造化工設(shè)備的首選，因此，研究化工設(shè)備的防腐主要是研究金屬的防腐。在選材方面，要求所選擇的防腐涂層對(duì)化工設(shè)備的熱傳導(dǎo)能力影響要小，且不能影響化工設(shè)備的強(qiáng)度。

在當(dāng)今時(shí)代，隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)及制造業(yè)的不斷發(fā)展，要求生產(chǎn)過程不僅節(jié)約能源、材料，提高資源利用率，而且對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響要小?；ぴO(shè)備以其廣泛的應(yīng)用成為節(jié)約能源的一個(gè)重點(diǎn)，而對(duì)化工設(shè)備的腐蝕防護(hù)則是提高設(shè)備利用率、節(jié)約成本最直接且最見效的途徑，因此,化工設(shè)備的防腐成為目前越來越熱的一個(gè)系統(tǒng)工程。

化工設(shè)備的防腐主要考慮兩個(gè)方面：首先，選材要合理。因?yàn)槟臀g材料都具有一定的局限性，一定要根據(jù)使用的工況選擇合適、經(jīng)濟(jì)的材料；其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作工藝方面一定要科學(xué)合理，避免由于結(jié)構(gòu)原因造成自然的電化學(xué)腐蝕。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，化工設(shè)備多采用碳鋼材質(zhì)，然后根據(jù)使用工況進(jìn)行科學(xué)的防腐處理。

1 金屬防腐的方法

一般來說，金屬防腐的方法大體有4 種。最常見的方法是改變金屬的結(jié)構(gòu)。金屬的種類很多，一些重金屬的化學(xué)活性低，不易受到其他物質(zhì)的腐蝕，也有部分金屬與其他金屬配合使用能有效提高防腐能力。金屬防腐的第二種方法是保護(hù)層法，這種防腐方法是在金屬的表面制造各種材質(zhì)的保護(hù)層，將金屬產(chǎn)品與外界的腐蝕介質(zhì)隔離開來，從而達(dá)到防止腐蝕的效果。金屬防腐的保護(hù)層可以通過涂抹、噴涂、電鍍、熱鍍、噴鍍等方法形成。第三種方法是電化學(xué)保護(hù)法，它是以原電池理論為原理對(duì)金屬進(jìn)行防腐保護(hù)。根據(jù)原電池理論，只要能夠消除引起化學(xué)腐蝕的原電池的反應(yīng)，就可以實(shí)現(xiàn)金屬的防腐。金屬防腐的電化學(xué)保護(hù)法分為陽極保護(hù)和陰極保護(hù)兩個(gè)類別，其中陰極保護(hù)應(yīng)用較多。金屬防腐的第四種方法是腐蝕介質(zhì)處理法。以上4種方法中最常用的是保護(hù)層法。

1.1 非金屬保護(hù)層法

金屬防腐的保護(hù)層法，分為非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩種。非金屬保護(hù)層主要是指用各種涂料涂覆在金屬表面或者用磷酸鹽、硫酸鹽、鉻酸鹽或濃硝酸等處理表面使之形成不溶性氧化膜。對(duì)于各種儲(chǔ)槽、儲(chǔ)罐和塔設(shè)備的外殼而言，由于不用考慮涂層的熱傳導(dǎo)能力，所以各種方法都可以使用，只要能達(dá)到防腐的效果而且價(jià)格低廉即可。除了傳統(tǒng)的，使用最多的是搪玻璃設(shè)備、內(nèi)襯聚苯硫醚設(shè)備、內(nèi)襯石墨設(shè)備等。隨著熱噴涂技術(shù)的發(fā)展，各種非金屬材料都可以被噴涂在金屬表面形成保護(hù)層。比如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟、陶瓷、石墨、玻璃等，這些保護(hù)層能隔離腐蝕介質(zhì)與設(shè)備本體，從而達(dá)到防腐的目的。

1.2 金屬保護(hù)層法

金屬防腐的保護(hù)層還有一種是金屬保護(hù)層。金屬保護(hù)層就是通過電鍍和噴涂的方法將不易腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻和鎳等涂覆在需要保護(hù)的金屬表面，或者用鈍化劑、磷化液等在鋼鐵表面形成一層致密的氧化膜，從而起到防腐作用。傳統(tǒng)的電鍍（或者叫熱鍍鋅），近幾年出現(xiàn)了冷鍍或者浸鍍，就是將富鋅涂料直接涂覆在設(shè)備表面。這些方法主要是鍍鋅，受到的限制比較大。金屬熱噴涂在近些年也得到了很大的發(fā)展，除傳統(tǒng)的氧乙炔火焰噴涂外，現(xiàn)在還有超音速火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、氣體爆燃式噴涂等；熱噴涂的材料更豐富，粉末、絲材、棒材等都可以進(jìn)行噴涂，材質(zhì)也從原來的鋅發(fā)展到各種金屬材料，比如鍍金、鍍銀、鍍銅、鍍鉻、鍍鎳、彩鍍等。金屬熱噴涂只需用噴槍直接噴涂，工藝簡(jiǎn)單而且環(huán)保、無三廢排放、成本低、不用做導(dǎo)電層。對(duì)于化工設(shè)備，金屬熱噴涂是一種值得進(jìn)一步開發(fā)和研究的防腐方法。

2 設(shè)備表現(xiàn)的前處理

所有的防腐涂層都需要在涂裝前對(duì)要保護(hù)的設(shè)備進(jìn)行表面處理，并要達(dá)到《涂裝前鋼材表面粗糙度等級(jí)的評(píng)定《GB/T 13288-1991》和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范《GB 50205-2001》的規(guī)定。傳統(tǒng)的防腐涂料，其涂層防腐壽命完全取決于理想化的表面處理級(jí)別，即：Sa 2.5~3級(jí)。很多涂裝失敗是由于前處理不理想造成的。

前處理的方法很多，目前國(guó)內(nèi)普遍使用的噴干砂的方法不僅達(dá)不到上述的表面處理標(biāo)準(zhǔn)，而且噴干砂的粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境，對(duì)鋼材表面會(huì)產(chǎn)生二次污染，水溶性鹽的超標(biāo)以及空氣濕度的影響等多種原因造成國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的防腐工程表面處理質(zhì)量均達(dá)不到涂裝標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)大約有75%以上的重防腐工程都不同程度地產(chǎn)生防腐涂層提前失效的現(xiàn)象。針對(duì)這一情況，近年來開發(fā)出不少帶銹涂料。比如揚(yáng)州美涂士金陵特種涂料有限公司開發(fā)的RUST-X 穩(wěn)化型水性帶銹底漆，只需將鋼鐵表面簡(jiǎn)易清除、去除重油污、泥巴、灰塵、焊巴、浮銹、銹瘤等，這需用鋼絲刷或鐵砂紙，將表面清除磨平，基本干凈即可涂刷。無需噴砂、拋丸，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約成本。另一方面，針對(duì)噴砂的污染問題而開發(fā)出來的超高壓水射流表面處理新工藝解決了這一問題。但是，先進(jìn)環(huán)保的超高壓水射流表面處理技術(shù)的使用，也帶來金屬表面產(chǎn)生的潮濕、閃銹和瞬銹等不利因素。目前市場(chǎng)上已開發(fā)出帶水涂裝的涂料品種，很好地解決了這一問題，同時(shí)也提高了工效。

3 存在問題

對(duì)于化工設(shè)備（在實(shí)際的防腐中）來說，存在一個(gè)實(shí)際問題：化工生產(chǎn)中使用的很多有機(jī)溶劑有極強(qiáng)的溶解性，可以將涂料的成膜物溶解，并且有機(jī)溶劑極易產(chǎn)生靜電積聚而發(fā)生爆炸。比如甲醇罐在制藥行業(yè)和食品添加劑行業(yè)是一種廣泛使用的溶劑，過去在生產(chǎn)中由于為防止鐵超標(biāo)和防靜電，只能用奧氏體不銹鋼（奧氏體不銹鋼是在鐵合金中加入了鉻、鎳、鈦等稀有金屬而具有防腐功能，價(jià)格是普通碳鋼的幾倍。）容器盛裝，造成制造成本增大。針對(duì)甲醇的強(qiáng)溶解性和容易發(fā)生靜電積聚，石家莊金達(dá)特種涂料有限公司開發(fā)了甲醇儲(chǔ)罐內(nèi)壁導(dǎo)靜電防腐涂料，這樣使醫(yī)藥和食品行業(yè)只需要對(duì)碳鋼容器進(jìn)行防腐處理即可，大大降低了成本。

對(duì)于戶外化工設(shè)備的外防腐要考慮更多些。因?yàn)閼敉馐艽髿飧g的影響比室內(nèi)的嚴(yán)重。戶外設(shè)備直接承受潮濕(露水、雨、雪)、空氣中的氣體污穢物(如煙氣)、風(fēng)、溫度變化、輻射熱(如太陽光輻射)的作用,不僅加速金屬的腐蝕速度,同時(shí)還加速防護(hù)用的各種油漆和塑料涂層的損壞。

4 結(jié)語

總之，化工設(shè)備的防腐是個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)根據(jù)使用的環(huán)境、工藝條件、工藝要求等進(jìn)行綜合分析，采用科學(xué)合理的方案實(shí)施，運(yùn)用多種方法綜合處理，方能達(dá)到更好的效果。從最初設(shè)計(jì)時(shí)就要著力考慮正確的選材和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免由選材和設(shè)計(jì)不當(dāng)造成腐蝕。在防腐方案的選擇上既要考慮防腐性能又要考慮傳熱、強(qiáng)度等工藝要求；既要考慮設(shè)備制造的經(jīng)濟(jì)性也要考慮使用的經(jīng)濟(jì)性；既要考慮設(shè)備的安全性還要考慮實(shí)用性和環(huán)保性。只有在不斷的工程實(shí)踐中勇于探索，善于總結(jié)才能制造出經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能的化工設(shè)備，更好地滿足化工生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]卞大榮,等.RUST-X穩(wěn)化型水性帶銹底漆[J].涂料技術(shù)與文摘,2008.11..

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