視頻監(jiān)控設(shè)備在高原化工企業(yè)的應(yīng)用

前言

視頻監(jiān)控設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱(chēng)設(shè)備）作為安全生產(chǎn)管理的必要手段在化工企業(yè)中被廣泛采用。作為高原化工企業(yè)對(duì)視頻監(jiān)控設(shè)備的使用有特殊的需求。

以下主要針對(duì)高原化工企業(yè)的特點(diǎn)-----高海拔、低溫、高腐蝕，來(lái)闡述對(duì)設(shè)備的應(yīng)用影響。

高海拔、嚴(yán)寒對(duì)設(shè)備電氣性能的影響

根據(jù)JB/Z0103-11標(biāo)準(zhǔn)及科研部門(mén)的調(diào)查研究，低壓電器在高原地區(qū)的使用如下：

1、溫度：現(xiàn)有設(shè)備，使用于高原地區(qū)時(shí)，繼電器動(dòng)、靜觸頭和導(dǎo)電體以及線(xiàn)圈等部分的溫度隨海拔高度的增加而遞增。其溫升遞增率為海拔每升高100M，溫升增加0.1-0.5K，但大多數(shù)產(chǎn)品均小于0.4K，而高原地區(qū)氣溫隨海拔高度的增加而降低，其遞減率為海拔每升高100M，氣溫降低足夠補(bǔ)償由海拔升高對(duì)電器溫升的影響。因此，低壓電器的 額定電流值可以保持不變。

2、絕緣耐壓：設(shè)備在海拔2500米時(shí)仍有60%的耐壓余度，且通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)常用繼電器與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等的試驗(yàn)表明，在海拔4000M及以下地區(qū)，均可在其額定電壓下正常運(yùn)行。

3、動(dòng)作特性：海拔升高時(shí)，雙金屬片繼電器和熔斷器的動(dòng)作特性有少許變化，但在海拔4000M下時(shí)，均在其技術(shù)條件規(guī)定的特性曲線(xiàn)\"帶\"范圍內(nèi)。常用熔斷器的熔化特性最大偏差均在容許偏差的50%以?xún)?nèi)。常用繼電器的動(dòng)作穩(wěn)定性較好，其動(dòng)作時(shí)間隨海拔升高有顯著縮短，正常動(dòng)作時(shí)間和40%-73%。其動(dòng)作特性對(duì)設(shè)備使用無(wú)影響滿(mǎn)足使用要求。

強(qiáng)腐蝕對(duì)設(shè)備機(jī)械性能的影響

設(shè)備通常使用304不銹鋼殼體，304不銹鋼是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設(shè)備和機(jī)件。此處主要討論304不銹鋼的強(qiáng)酸、堿環(huán)境中的腐蝕問(wèn)題。

根據(jù)對(duì)化工企業(yè)的調(diào)查腐蝕源主要是氯化氫和硫化氫，以下對(duì)腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析，并提出解決方案。

1、氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕

氯離子腐蝕是一種金屬晶粒間的腐蝕，表現(xiàn)為不銹鋼的脆裂，而且電焊修補(bǔ)后，這中裂紋會(huì)沿著焊縫延伸。

從我們使用的情況看，CL-對(duì)304的腐蝕一般表現(xiàn)為應(yīng)力腐蝕的特征，而且多數(shù)從焊縫的熱影響區(qū)、煅件的本體等應(yīng)力集中的區(qū)域開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕。

不銹鋼耐腐蝕的機(jī)理是由于存在元素鉻，鉻在很多條件下能鈍化從而使設(shè)備得以保護(hù)。而以氯為代表的活性陰離子極易破壞鈍化膜，在材料局部區(qū)域形成孔蝕核，最終形成蝕孔。因而不銹鋼最怕氯離子。

從資料看，什么樣的不銹鋼對(duì)氯離子都沒(méi)有防腐蝕。但堿性環(huán)境氯離子對(duì)材質(zhì)腐蝕不是特別明顯。

氯離子一般都是海水里，所以要選耐海水腐蝕的鋼種，通常的18-8型奧氏體不銹鋼經(jīng)驗(yàn)證，耐海水腐蝕并不好。在海水環(huán)境下不銹鋼的使用，孔蝕、間隙腐蝕的局部腐蝕有時(shí)發(fā)生。對(duì)這些局部腐蝕的抑制，已知增加Cr和Mo，奧氏體系不銹鋼和雙相鋼，特別是添加N是有效果的，因?yàn)?16L，317L這類(lèi)鋼不抗海水腐蝕。

在化工工生產(chǎn)中，腐蝕環(huán)境普遍發(fā)生，泄露的CL-是對(duì)設(shè)備產(chǎn)生各種腐蝕的主要因素之一。普通鋼材的耐腐蝕性能較差，不銹鋼則具有優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的耐腐蝕性能。Cr和Ni是不銹鋼獲得耐腐蝕性能最主要的合金元素。Cr和Ni使不銹鋼在氧化性介質(zhì)中生成一層十分致密的氧化膜，使不銹鋼鈍化，降低了不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的腐蝕速度，使不銹鋼的耐腐蝕性能提高。氯離子的活化作用對(duì)不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用。雖然至今人們對(duì)氯離子如何使鈍化金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)的機(jī)理還沒(méi)有定論，但大致可分為2種觀(guān)點(diǎn)。

成相膜理論的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，由于氯離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，故它最容易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙，到達(dá)金屬表面，并與金屬相互作用形成了可溶性化合物，使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，金屬產(chǎn)生腐蝕。

吸附理論則認(rèn)為，氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強(qiáng)的可被金屬吸附的能力，它們優(yōu)先被金屬吸附，并從金屬表面把氧排掉。因?yàn)檠鯖Q定著金屬的鈍化狀態(tài)，氯離子和氧爭(zhēng)奪金屬表面上的吸附點(diǎn)，甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物，氯化物與金屬表面的吸附并不穩(wěn)定，形成了可溶性物質(zhì)，這樣導(dǎo)致了腐蝕的加速。

電化學(xué)方法研究不銹鋼鈍化狀態(tài)的結(jié)果表明，氯離子對(duì)金屬表面的活化作用只出現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，存在著1個(gè)特定的電位值，在此電位下，不銹鋼開(kāi)始活化。這個(gè)電位便是膜的擊穿電位，擊穿電位越大，金屬的鈍態(tài)越穩(wěn)定。因此，可以通過(guò)擊穿電位值來(lái)衡量不銹鋼鈍化狀態(tài)的穩(wěn)定性以及在各種介質(zhì)中的耐腐蝕能力。

2、氯離子對(duì)不銹鋼鈍化膜的破壞原理

處于鈍態(tài)的金屬仍有一定的反應(yīng)能力，即鈍化膜的溶解和修復(fù)（再鈍化）處于動(dòng)平衡狀態(tài)。當(dāng)介質(zhì)中含有活性陰離子（常見(jiàn)的如氯離子）時(shí)，平衡便受到破壞，溶解占優(yōu)勢(shì)。氯離子能優(yōu)先地有選擇地吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠掉，然后和鈍化膜中的陽(yáng)離子結(jié)合成可溶性氯化物，結(jié)果在新露出的基底金屬的特定點(diǎn)上生成小蝕坑（孔徑多在20～30μm），這些小蝕坑稱(chēng)為孔蝕核，亦可理解為蝕孔生成的活性中心。

氯離子的存在對(duì)不銹鋼的鈍態(tài)起到直接的破環(huán)作用。對(duì)含不同濃度氯離子溶液中的不銹鋼試樣采取恒電位法測(cè)量的電位與電流關(guān)系曲線(xiàn)中可以看出陽(yáng)極電位達(dá)到一定值，電流密度突然變小，表示開(kāi)始形成穩(wěn)定的鈍化膜，其電阻比較高，并在一定的電位區(qū)域（鈍化區(qū)）內(nèi)保持。隨著氯離子濃度的升高，其臨界電流密度增加，初級(jí)鈍化電位也升高，并縮小了鈍化區(qū)范圍。對(duì)這種特性的解釋是在鈍化電位區(qū)域內(nèi)，氯離子與氧化性物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，并且進(jìn)入薄膜之中，從而產(chǎn)生晶格缺陷，降低了氧化物的電阻率。因此在有氯離子存在的環(huán)境下，既不容易產(chǎn)生鈍化，也不容易維持鈍化。

在局部鈍化膜破壞的同時(shí)其余的保護(hù)膜保持完好，這使得點(diǎn)蝕的條件得以實(shí)現(xiàn)和加強(qiáng)。根據(jù)電化學(xué)產(chǎn)生機(jī)理，處于活化態(tài)的不銹鋼較之鈍化態(tài)的不銹鋼其電極電位要高許多，電解質(zhì)溶液就滿(mǎn)足了電化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件，活化態(tài)不銹鋼成為陽(yáng)極，鈍化態(tài)不銹鋼作為陰極。腐蝕點(diǎn)只涉及到一小部分金屬，其余的表面是一個(gè)大的陰極面積。在電化學(xué)反應(yīng)中，陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)是以相同速度進(jìn)行的，因此集中到陽(yáng)極腐蝕點(diǎn)上的腐蝕速度非常顯著，有明顯的穿透作用，這樣就形成了點(diǎn)腐蝕。

3、腐蝕的種類(lèi)和定義

不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在：不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕（亦即應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕）。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實(shí)上，很多失效事故是可以通過(guò)合理的選材而予以避免的。

3.1金屬的腐蝕，按機(jī)理可分為特理腐蝕、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕三種。生活實(shí)際、工程實(shí)際中的金屬腐蝕，絕大多數(shù)都屬于電化學(xué)腐蝕。

3.2應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）：是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴(kuò)展而互生失效的一種通用術(shù)語(yǔ)。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的必要條件是要有拉應(yīng)力（不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或者兩者兼而有之）和特定的腐蝕介質(zhì)存在。型紋的形成和擴(kuò)展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個(gè)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的應(yīng)力值，要比沒(méi)有腐蝕介質(zhì)存在時(shí)材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀(guān)上，穿過(guò)晶粒的裂紋稱(chēng)為穿晶裂紋，而沿晶界擴(kuò)圖的裂紋稱(chēng)為沿晶裂紋，當(dāng)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂擴(kuò)展至其一深度時(shí)（此處，承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達(dá)到它在空氣中的斷裂應(yīng)力），則材料就按正常的裂紋（在韌性材料中，通常是通過(guò)顯微缺陷的聚合）而斷開(kāi)。因此，由于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂而失效的零件的斷面，將包含有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。

3.3點(diǎn)腐蝕：點(diǎn)腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微而分散發(fā)生高度的局部腐蝕，常見(jiàn)蝕點(diǎn)的尺寸小于1.00mm，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。

3.4晶間腐蝕：晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界城，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)城。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類(lèi)型的腐蝕被稱(chēng)為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞，它與一般選擇性腐蝕不同之處在于，腐蝕的局部性是顯微尺度的，而宏觀(guān)上不一定是局部的。

3.5縫隙腐蝕：是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點(diǎn)狀或潰瘍形的宏觀(guān)蝕坑，是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、基座、松動(dòng)的表面沉積物相接燭之處形成。

3.6全面腐蝕：當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí)，村料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問(wèn)題并不怎么令人擔(dān)心，因?yàn)?，這種腐蝕通?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的浸泡試驗(yàn)或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測(cè)它。

3.7均勻腐蝕：是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。根據(jù)不同的使用情況對(duì)耐蝕提出不同的指標(biāo)要求，一般可分為兩大類(lèi)：

3.7.1不銹鋼 指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm/年的，認(rèn)為是“完全耐蝕”；腐蝕速率小于0.1mm/年的，認(rèn)為是\"耐蝕\"的。

3.7.2耐蝕鋼 指在各種強(qiáng)烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。

4、奧氏體不銹鋼在Cl—介質(zhì)中使用的腐蝕危害

奧氏體不銹鋼以304，321，304L，316L為典型代表，由于合金元素的不同而分別耐多種介質(zhì)條件的腐蝕，廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、電力以及民用工業(yè)等。316L（00Cr17Ni14Mo2）奧氏體鋼是超低碳且含Mo的奧氏體不銹鋼，在許多介質(zhì)條件中有良好的耐均勻腐蝕和坑點(diǎn)腐蝕性能。Ni含量的提高（14%）有利于奧氏體相的穩(wěn)定。316L在抗晶間腐蝕、高溫硫、高溫環(huán)烷酸和坑點(diǎn)腐蝕的能力方面要明顯優(yōu)于304（0Cr18Ni9）不銹鋼材料。

根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際使用證明，316L在Cl—腐蝕環(huán)境中的耐應(yīng)力腐蝕能力僅與304材料相當(dāng)，在工程使用中由于應(yīng)力腐蝕失效的概率要大于50%，當(dāng)使用介質(zhì)中含有10ppm以上的Cl—時(shí)，其應(yīng)力腐蝕的危害性就相當(dāng)明顯了，因?yàn)镃l—會(huì)在某些部位產(chǎn)生聚集，如縫隙、機(jī)械損傷、以及焊縫熱影響區(qū)的應(yīng)力集中部位等。需要指出的是，經(jīng)固熔或穩(wěn)定化處理的奧氏體不銹鋼材料在沒(méi)有加工應(yīng)力和焊接應(yīng)力的情況下，它們導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的破壞性并不很明顯。

總之、在有“Cl-”存在時(shí)，奧氏體不銹鋼對(duì)點(diǎn)腐蝕特別敏感。點(diǎn)腐蝕在在生產(chǎn)中是很危險(xiǎn)的，它在一定區(qū)域內(nèi)迅速發(fā)展，并往深處穿透，以至造成設(shè)備因局部地區(qū)破壞而損壞?；蛞騻€(gè)別地方穿孔而進(jìn)行滲漏。產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕的原因，可能是不銹鋼表面鈍化膜（氧化膜）有個(gè)別地方是薄弱的，有可能是局部地方有夾雜或不平整所造成。當(dāng)液體中有活性（Cl-）時(shí)，也很容易被表面鈍化膜所吸附，在鈍化膜比較薄弱的局部地區(qū)，氯離子在表面排擠氧原子，并取代氧原子的位置，取代之后，在吸附時(shí)“Cl-”的點(diǎn)上就產(chǎn)生可溶性的氯化物，這樣就在此地方逐漸形成小孔。形成小孔后，造成了不利的局面，即小孔為陽(yáng)極，被鈍化表面為的陰極，陰極面積大而陽(yáng)極面積小，這樣構(gòu)成的腐蝕電池，將大大加速腐蝕速度，點(diǎn)腐蝕的坑穴多了相連起來(lái)，則形成裂紋，造成鋼材惡性破壞，為了避免氯離子對(duì)奧氏體不銹鋼的腐蝕，對(duì)奧氏體不銹鋼設(shè)備應(yīng)定期清洗。

5、設(shè)備的防腐蝕保護(hù)

因304具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能，沖壓彎曲等熱加工性好，無(wú)熱處理硬化現(xiàn)象，無(wú)磁性。其它高耐腐蝕不銹鋼因成本較高，可加工性的因素的影響，更兼不銹鋼在CL-存在環(huán)境使用時(shí)的微小差異，使304不銹鋼的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的更明顯。

為彌補(bǔ)304不銹鋼設(shè)備的先天不足，可采用表面噴涂防腐漆的措施進(jìn)行保護(hù)，這就要求設(shè)備在安裝使用中注意不要破壞表面防腐層。

氯化聚乙烯特種防銹防腐漆在可使用在金屬表面使用可帶銹操作，不僅具有耐強(qiáng)酸、堿、鹽等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的特有功能，還具有耐油，耐水，耐溫、防寒，阻燃，抗老化，抗紫外線(xiàn)等特性，以及附著力強(qiáng)、抗沖擊性，柔韌性好，使用方便（單組分），常溫固化，流平性好，遮蓋力強(qiáng)，漆膜堅(jiān)固。對(duì)不銹鋼表面提供二次防護(hù)。