化工機(jī)械設(shè)備的防腐措施

　　摘 要： 在化工企業(yè)中，機(jī)械設(shè)備是不可缺少的組成部分，機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行才能保證化工生產(chǎn)的連續(xù)性。如何加強(qiáng)化工機(jī)械的防腐能力，延長(zhǎng)化工機(jī)械的使用壽命？作者結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在介紹機(jī)械設(shè)備的腐蝕條件及腐蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了一些防腐的措施。
　　關(guān)鍵詞： 化工機(jī)械設(shè)備 腐蝕 化學(xué)機(jī)理 防腐措施
　　
　　腐蝕是由于化學(xué)或化學(xué)作用物體遭到消耗或破壞。從廣義的角度來說，腐蝕是指材料與環(huán)境間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)作用而導(dǎo)致材料功能受到損傷的現(xiàn)象；從狹義的角度來說，腐蝕是指金屬與環(huán)境間的物理—化學(xué)相互作用，使金屬性能發(fā)生變化，導(dǎo)致金屬、環(huán)境及其構(gòu)成系統(tǒng)功能受到損傷的現(xiàn)象?；C(jī)械腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象，機(jī)械設(shè)備被腐蝕后，在外形、色澤和機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞，以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使企業(yè)受到巨大的損失。因此，研究腐蝕機(jī)理，采取防護(hù)措施，提高防腐能力，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重大的意義。
　　一、腐蝕的條件和種類
　?。ㄒ唬└g的條件
　　金屬本身的組成和結(jié)構(gòu)是銹蝕的根據(jù)，外界條件（如：溫度、濕度、與金屬接觸的物質(zhì)）是促使金屬銹蝕的客觀因素。在一些工業(yè)企業(yè)尤其化工企業(yè)的環(huán)境介質(zhì)中，含有大量的SO、CO、HS、氫氧化物、鹽霧、硫化物、鹵化物等有害物質(zhì)，有些環(huán)境還伴有高溫和潮濕等，在這些因素的綜合影響下，金屬便與這些有害物質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，形成腐蝕。
　?。ǘ└g的種類
　　1.按腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理分類。（1）化學(xué)腐蝕。金屬表面與其周圍的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種新的物質(zhì)（氧化物），從而使金屬受到破壞的現(xiàn)象。這類腐蝕主要以高溫干燥環(huán)境下的金屬與腐蝕介質(zhì)直接發(fā)生反應(yīng)的形式發(fā)生。（2）電化學(xué)腐蝕。金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸，通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)，這類腐蝕主要發(fā)生在潮濕環(huán)境下。
　　2.按腐蝕產(chǎn)生的原因及表象分類。按腐蝕產(chǎn)業(yè)的原因及表象可分為：高溫氧化腐蝕、剝層腐蝕、點(diǎn)狀腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、疲勞腐蝕、電化學(xué)腐蝕、焊接應(yīng)力腐蝕、振動(dòng)磨損腐蝕、工業(yè)大氣腐蝕、海洋大氣腐蝕等。對(duì)化工行業(yè)來說，機(jī)械設(shè)備的腐蝕以電化學(xué)腐蝕、焊接應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕及疲勞腐蝕為主，特別是電化學(xué)腐蝕最為嚴(yán)重，多種腐蝕的結(jié)果最終均導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。［１］
　　二、腐蝕產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)理
　?。ㄒ唬╇娀瘜W(xué)腐蝕機(jī)理
　　金屬發(fā)生的電化學(xué)腐蝕，主要是因?yàn)榻饘俚谋砻鎸优c離子導(dǎo)電介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用，從而遭到了破壞。任何按照電化學(xué)機(jī)理所產(chǎn)生的腐蝕，都會(huì)包含至少一個(gè)陽極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)，同時(shí)還會(huì)通過金屬內(nèi)部的電子流，以及在介質(zhì)中的離子流進(jìn)行聯(lián)系。陽極所發(fā)生的是氧化過程，主要就是金屬離子從金屬中轉(zhuǎn)移出來，轉(zhuǎn)移至介質(zhì)中，同時(shí)放出電子流，然后與介質(zhì)中所存在的離子流進(jìn)行聯(lián)系，結(jié)合到一起。而陰極反應(yīng)則相對(duì)的是介質(zhì)中的氧化劑組成成分，通過吸收來自陽極的電子進(jìn)行還原的過程。電化學(xué)腐蝕因?yàn)殡娏鞑粫?huì)對(duì)外進(jìn)行做工，都會(huì)在腐蝕電池的內(nèi)陰極發(fā)生自耗反應(yīng)，這樣的反應(yīng)無疑會(huì)加快金屬被腐蝕的速度。
　?。ǘ┕I(yè)大氣的腐蝕機(jī)理
　　在工業(yè)污染較為嚴(yán)重的地區(qū)中，空氣中包含大量的CO、SO、硫化物、氫氧化物及鹽等揮發(fā)物，還包括一些工業(yè)粉塵，這些都是一些腐蝕性的介質(zhì)。在潮濕的條件情況下，酸性氣體會(huì)與水結(jié)合生成無機(jī)酸，而這些酸具有極強(qiáng)的腐蝕作用。在工業(yè)大氣的環(huán)境下，機(jī)械腐蝕是由電化學(xué)腐蝕和直接化學(xué)腐蝕綜合作用的。從電化學(xué)腐蝕及化學(xué)腐蝕的本質(zhì)來看，都是因?yàn)榻饘僭釉谑ル娮右院笞兂呻x子的一個(gè)氧化過程。其主要的區(qū)別就是發(fā)生的環(huán)境背景不同而已，化學(xué)腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)在高溫、干燥的環(huán)境中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，而電化學(xué)腐蝕則是在潮濕的環(huán)境下發(fā)生的氧化過程。［2］
　　三、化工機(jī)械設(shè)備的防腐措施
　?。ㄒ唬┎牧系倪x用
　　化工機(jī)械的主要構(gòu)成部分是以碳素鋼為原材料的，因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜，來源廣泛且加工十分方便。這些鋼材在一般的環(huán)境中使用并不會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的腐蝕。但是化工企業(yè)的環(huán)境比較惡劣，存在大量腐蝕性的物質(zhì)，這種鋼材的缺點(diǎn)就會(huì)暴露無遺：抗腐蝕性很差，很容易因?yàn)楦g而發(fā)生故障。為了對(duì)抗腐蝕作用，化工企業(yè)往往涂防銹漆，但是一旦防銹漆脫落，就會(huì)產(chǎn)生腐蝕，并且很多腐蝕是在防銹漆背面進(jìn)行的，危害性更大。所以，化工企業(yè)盡量不要選擇使用這種材料制作的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)該考慮使用抗腐蝕性比較強(qiáng)的低合金鋼作為設(shè)備的材料，從而有效降低設(shè)備的腐蝕程度，延長(zhǎng)設(shè)備使用周期。［3］
　?。ǘ﹥?yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)防腐
　　如果構(gòu)件的幾何形狀設(shè)計(jì)不合理或者過于復(fù)雜的話，經(jīng)常會(huì)引起機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、積液、積塵和金屬表面漆膜漏涂破損等缺陷，從而導(dǎo)致局部的氧化腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕等，因此必須從防腐的角度考慮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的合理性。
　　1.構(gòu)件的形狀應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，盡量選用同一種金屬材料。如機(jī)座與主機(jī)應(yīng)為同種材料，因不同材料間易產(chǎn)生電偶腐蝕。
　　2.盡量減少縫隙，防止表面損壞或有傷痕，防止殘余水分滯留設(shè)備。
　　3.焊接時(shí)應(yīng)盡量防止出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中，避免焊接缺陷。
　　4.選擇合適優(yōu)秀的防銹漆，以使腐蝕介質(zhì)與構(gòu)件的完全隔離，特別要注意焊縫的涂漆。
　　5.對(duì)構(gòu)件連接處的夾縫也應(yīng)合理設(shè)計(jì)，進(jìn)一步防止縫隙腐蝕。
　?。ㄈ┉h(huán)境處理的方法
　　1.除去環(huán)境中腐蝕性物質(zhì)的方法。（1）除去水分。為防止室內(nèi)大氣的腐蝕，有效的方法是除濕，使金屬表面經(jīng)常保持在露點(diǎn)以上，將水分控制在一定指標(biāo)以下。比如在輸送二氧化碳、硫化氫、氯化物等介質(zhì)時(shí)，前置脫水裝置。（2）脫除溶解在水中的氧。為防止中性水所引起的碳鋼腐蝕，最有效的辦法是采用機(jī)械脫氣法或添加脫氧劑（如聯(lián)氨、亞硫酸鈉等）。（3）脫除其他有害成分。在某些工藝煉制過程中，為避免產(chǎn)生腐蝕性的酸性氣體，可前置脫鹽裝置等。
　　2.在環(huán)境中添加具有防腐蝕作用的成分方法。（1）添加防腐蝕劑。在腐蝕環(huán)境中少量添加緩蝕劑，在金屬表面形成保護(hù)膜，能顯著抑制金屬腐蝕的速度，取得一定的防腐蝕效果。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，等等。但是在使用這類緩蝕劑時(shí)，添加的濃度要求十分嚴(yán)格。（2）添加鈍化劑。如不銹鋼、鈦合金等，對(duì)于鹽酸、硫酸之類的非氧化性酸，耐腐蝕性差，添加氧和鉻酸、硝酸、Fe、Cu等少量氧化劑，可明顯減少腐蝕。（3）添加中和劑。通過添加中和劑的方法調(diào)整pH值、氫氧化鈉、碳酸鈉、氨等可有效地避免酸性腐蝕，但使用方法要妥當(dāng)，以避免產(chǎn)生堿性脆化及其他材料劣化。
　　（四）表面涂層的方法
　　1.涂漆。在機(jī)械表面涂漆是最常見、直觀的一種防腐蝕方法，目前使用的防腐漆料大多為油料涂漆，如鄰苯二甲酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮丁醛+磷酸等。為了達(dá)到良好的防腐目的，除了對(duì)漆膜的漆刷能力、防銹能力、機(jī)械性質(zhì)、漆膜的老化等有嚴(yán)格要求外，還得對(duì)涂漆對(duì)象的材質(zhì)、形狀、表面狀態(tài)、施工環(huán)境及使用條件等有充分的了解。
　　2.金屬覆蓋層。（1）用耐腐蝕性好的金屬覆蓋結(jié)構(gòu)材料。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（將覆蓋金屬切長(zhǎng)方形焊接在母材上）、金屬復(fù)合法（鑄造、壓延、爆炸復(fù)合、堆焊）。此種方法因其覆蓋層防腐性能好且厚，故其有較長(zhǎng)的壽命，但對(duì)厚度、間距、焊接性能、加工工藝等要求十分嚴(yán)格苛刻，以免由于覆蓋層與母材之間的性能差異產(chǎn)生不良現(xiàn)象。（2）用電位比母材低的金屬覆蓋表面，以其作為犧牲陽極，達(dá)到防腐效果。這種方法一般包括均勻鍍鉛法、噴鍍法、熱浸鍍等。因其加工效率低、覆蓋層薄、在使用上的局部性且防腐壽命短等缺點(diǎn)，在化工設(shè)備中不大使用。［4］
　　3.有機(jī)襯里。由于防腐材料防腐性能較好且經(jīng)濟(jì)，故在機(jī)械防腐中得到廣泛應(yīng)用。這類有機(jī)襯里材料有熱塑性樹脂，如聚氯乙烯樹脂（PVC）、聚四氟乙烯等，熱固性樹脂，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、聚酯、乙烯酯樹脂等，以及不透性石墨。在選擇和使用有機(jī)襯里時(shí)，必須認(rèn)真考慮其耐藥品性、耐熱性、耐水蒸氣擴(kuò)散性、附著性、機(jī)械性能等。
　　4.無機(jī)襯里。目前所使用的無機(jī)襯里材料基本為化工陶瓷、化工搪瓷、玻璃、磚、砂等，對(duì)這些無機(jī)防腐襯里材料也有著耐腐蝕性、不透性、熱穩(wěn)定性、耐熱性、機(jī)械性能等方面的要求。
　　總之，機(jī)械設(shè)備的防腐是系統(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；既要考慮機(jī)械制造的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮使用的經(jīng)濟(jì)性；既要考慮機(jī)械的安全性，又要考慮實(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)能的化工機(jī)械，更好地滿足化工生產(chǎn)的需要。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］宋欣，馮麗鋒.提高化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕能力探討.石油與化工設(shè)備，2011.4.
　　［２］劉春榮.淺談化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)及措施.裝備制造技術(shù)，2011.10.
　　［３］邵珠群.化工機(jī)械防腐改進(jìn)路徑探索.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011.28.
　　［４］王敏.化工設(shè)備防腐方法淺析.化工設(shè)備與管道，2002.3.