化工設備設計中的防腐蝕問題

張曉峰

（山西省化工設計院，山西 太原 030024）

1 化工設備腐蝕原因

化工設備在一定程度上受到了腐蝕不僅會對正常的化工生產(chǎn)產(chǎn)生影響，而且會縮短該化工設備的使用壽命。如果化工設備的腐蝕程度比較嚴重，它的管道還可能發(fā)生滲透事故。我們都知道，在一般的化學生產(chǎn)過程中，很多種生產(chǎn)原料均為有毒物質，且很容易發(fā)生化學反應，更有甚者還會出現(xiàn)燃爆現(xiàn)象，這種危險因素的存在嚴重威脅著人們生命和財產(chǎn)安全［1］。化工機械設備因周圍環(huán)境的變化發(fā)生化學或者電化學作用，出現(xiàn)被破壞的現(xiàn)象就是化工設備的腐蝕。所以，對于化工設備，首先必須了解導致化工設備容易受到腐蝕的原因，然后再針對性地提出解決方案。

1.1 內(nèi)在因素［2］

1）材料的影響。設備制造材料一般為金屬材料，材料不同，它的抗腐蝕能力也各有不同；

2）在設備的制造過程中，如果技術人員的技術工藝不夠精確，同樣也會對設備帶來一定的腐蝕，化工設備表面的質量好壞直接關系到其是否容易受到腐蝕；

3）設備的外在形狀和內(nèi)部結構也是主要的影響因素。如，在交接的接口處密封不緊密，存在某些縫隙或者錯位等都會使設備受到腐蝕。

1.2 外在因素

因外部環(huán)境而對設備產(chǎn)生腐蝕的影響被稱為外在因素。像堿、酸、鹽、氧等物質都會是化工設備發(fā)生腐蝕的原因，就連外在的氣溫及空氣濕度也會對其產(chǎn)生一定的影響。在生產(chǎn)過程中如果摻入其他的雜質，同樣會對設備產(chǎn)生腐蝕。

2 化工設備腐蝕種類

化工設備出現(xiàn)腐蝕常見的現(xiàn)象就是物理腐蝕、電化學腐蝕、化學腐蝕。物理腐蝕就是出現(xiàn)物理溶解導致化工設備金屬物質遭受破壞。在物理腐蝕過程中是不伴隨電化學反應和化學反應的，就是單純的在液態(tài)金屬中發(fā)生物理反應，使得金屬出現(xiàn)物理溶解。電化學腐蝕就是由于電解質溶液接觸到化工設備之后通過電極反應出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，造成對設備的破壞。一般潮濕的環(huán)境下更容易出現(xiàn)電化學腐蝕現(xiàn)象。化學腐蝕這種現(xiàn)象是由于一些物質和化工設備表面的材質接觸后發(fā)生了化學反應，在化學反應過程中物質會發(fā)生變化，產(chǎn)生一種或者多種氧化物，而生成的氧化物會對化工設備的表面結構造成損害，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

3 化工設備設計中的防腐措施

3.1 結構設計

化工設備的設計需要重視設備的抗腐蝕性能。一般有很多的因素都會對設備的抗腐蝕性能造成影響。優(yōu)化設計，提升設備的耐腐蝕性，能夠對化工設備的使用壽命進行延長。所以，結構設計也是影響腐蝕的關鍵因素。一些單位為了化工設備的簡單化操作，在設備設計過程中直接設計在方便安裝的角度，造成設備設計方案缺陷而出現(xiàn)很多安全問題。設備中的死角和縫隙會在局部沉降堆積一些固體雜質，導致液體排出不完全，設備在運轉使用中這些死角、縫隙中殘留的液體濃度會劇增，產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。為了防止這一問題的出現(xiàn)，在化工設備結構設計中需要避免出現(xiàn)縫隙，防止縫隙腐蝕。在保障設備正常使用的前提下，可以盡量減少縫隙設計，并且盡量使用同一種材料。在焊接時不能間接焊接，要采用連續(xù)焊接，減少內(nèi)應力的產(chǎn)生。如果設備結構設計中需要使用搭接接頭，最好不要使用鉚接連接而使用焊接，用焊縫將2個搭面完全焊接在一起。對接焊頭時采用雙面連接，防止焊縫腐蝕。同時，要平衡判斷設計方案和安裝方案之間的聯(lián)系，在保障設備防腐蝕性能的基礎上還要考慮到設備的安裝和正常使用問題［3］。

在設計列管式換熱器、管道、旋轉機械時，需要重視斷面出現(xiàn)的變化。在一些死角部位控制適當?shù)牧魉倌軌蚴沟靡后w濃度均勻化，防止由于堆積物造成的腐蝕。但是，當設備斷面突然發(fā)生大幅度的變化或是流速太大時，就會造成不均勻的流動狀態(tài)，嚴重的沖刷會加大局部的腐蝕，化工設備的設計中需要重視這一問題。

3.2 材料選擇

在化工設備設計時，設計人員需要認真分析設備中需要容納的物料、器材、溶液。選擇材料時，首先需要考慮到操作時產(chǎn)生的壓力和溫度，其次清楚腐蝕的環(huán)境和掌握操作介質的特性，并將此作為化工設備防腐設計的依據(jù)。

3.3 介質分析

在化工設備設計中需要對一些介質成分，如蒸汽、氣體、溶液進行研究分析。設計人員沒有掌握介質本身的特性，就無法制定出相應的技術要求。例如，在壓力容器設計圖紙中，在技術特性表內(nèi)需要標注NaOH的濃度，不能只是單純地寫堿液，對熱處理的相關要求要明確指出。氧化劑能夠使一些材料在介質中發(fā)生鈍化，所以要對空氣混入的程度了解清楚，檢查有沒有其他的氧化劑。同時，對于混液和雜質的含量以及混入液體中固體物質導致的腐蝕現(xiàn)象了解清楚。還要掌握加熱、冷卻的溫度周期變化，了解有的因突然變熱或是突然變冷產(chǎn)生的沖擊或是應力變化。優(yōu)化化工設備設計中的防腐問題，能夠防止磨蝕、沖刷、閃蒸、汽蝕引起的設備容器局部厚度的削減，降低安全隱患。

3.4 有效控制腐蝕

化工設備另一個防腐措施就是從腐蝕的原理入手合理地控制腐蝕。首先，最好是減少設備與能夠和設備發(fā)生直接反應原料的接觸機會，防止設備和材料之間發(fā)生化學反應而造成化學腐蝕。為了防止電化學腐蝕，可以采用犧牲陽極保護法，此種方法是使用電極電勢比需要保護的金屬更低的金屬作為陽極，在需要保護的金屬上進行固定，形成腐蝕電極，需要保護金屬作為陰極，達到保護化工設備的目的。其次，可通過對金屬設備進行鍍層處理，防止物理腐蝕，在金屬設備表面鍍上難以被溶解和滲透的金屬物質，降低物理腐蝕。

4 結束語

化工設備設計中的防腐蝕問題具有一定的復雜性，化工設備設計中會或多或少地遇到一些問題，這些問題很可能就會導致設備使用中出現(xiàn)嚴重的事故，給企業(yè)的經(jīng)濟帶來損失，甚至對人的生命安全造成威脅。化工生產(chǎn)中設備的腐蝕問題需要引起企業(yè)領導和設計人員的重視，結合實際采取對應的措施，及時處理。

［1］ 吳健忠.化工設備設計防腐相關問題探討［J］.科技風，2013（4）：164-166.

［2］ 胡蘭青.化工設備設計中防腐問題分析［J］.山西化工，2014，34（2）：41-42.

［3］ 張引玲，郇新峰，黨引線.淺談化工設備防腐蝕管理和調查［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（5）：31-32.