化工設(shè)備設(shè)計(jì)防腐相關(guān)問(wèn)題探討

顧治國(guó)

摘 要：化工設(shè)備是化工企業(yè)生產(chǎn)不可或缺的重要組成部分，它對(duì)于企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行乃至整個(gè)化工企業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。而腐蝕是化工設(shè)備經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題，化工設(shè)備腐蝕與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的發(fā)展有著直接的關(guān)系，設(shè)備腐蝕的原因多種多樣，在化工設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)程中還有很多防腐相關(guān)的問(wèn)題有待解決，致使化工設(shè)備存在著安全隱患，從而給化工企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備 腐蝕 防腐 設(shè)計(jì) 原因 機(jī)理 措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ050.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0061-02

在日常的生產(chǎn)與生活環(huán)境中，化工設(shè)備會(huì)與空氣和水分等介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使其發(fā)生損耗或者被破壞的情況，腐蝕現(xiàn)象是化工設(shè)備較為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，腐蝕的化工設(shè)備在色澤、外觀和基本性能等方面都會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而使化工設(shè)備的使用與生產(chǎn)受到一定影響，也會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

1 化工設(shè)備發(fā)生腐蝕的原因及分類(lèi)

一般情況下，因?yàn)榛ぴO(shè)備運(yùn)行的環(huán)境比較特殊，所以設(shè)備大多采用金屬進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，而金屬本身的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致其非常容易被腐蝕，溫濕度以及空氣等環(huán)境因素都會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。腐蝕的產(chǎn)生可以分為兩類(lèi)，一種分類(lèi)是以腐蝕的作用原理為依據(jù)，另一種分類(lèi)是以造成腐蝕的原因及現(xiàn)象為依據(jù)。對(duì)于腐蝕的作用原理，可分成化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕主要是指設(shè)備金屬表面與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生比較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使設(shè)備金屬形成一定的破壞；造成該種腐蝕主要取決于周?chē)臏囟群透稍锏沫h(huán)境；電化學(xué)腐蝕是指設(shè)備的金屬材料經(jīng)過(guò)與電解液接觸后，發(fā)生電極反應(yīng)而形成的腐蝕現(xiàn)象，電化學(xué)反應(yīng)通常情況下都是氧化還原反應(yīng)，形成該種腐蝕主要是由設(shè)備周?chē)h(huán)境的溫濕度問(wèn)題影響的。

2 化工設(shè)備腐蝕的機(jī)理

2.1 電化學(xué)腐蝕的機(jī)理

金屬材料和電解質(zhì)溶液接觸，通過(guò)電極反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕。主要是金屬表層與水溶液或者潮濕的大氣產(chǎn)生腐蝕，在金屬表層形成一種微電池，也稱(chēng)腐蝕電池（其電極習(xí)慣上稱(chēng)陰、陽(yáng)極，不叫正、負(fù)極）。陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)是在金屬中分離出金屬離子，在介質(zhì)中形成化學(xué)價(jià)變化，釋放出的電子與質(zhì)子結(jié)合。陰極反應(yīng)是指氧化劑在介質(zhì)中接受陽(yáng)極形成的電子而發(fā)生的反應(yīng)。

2.2 工業(yè)大氣腐蝕機(jī)理

由于工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，使空氣中含有非常多的揮發(fā)性物質(zhì)比如硫化物、二氧化碳以及氫氧化物等，同時(shí)空氣中還包含一些工業(yè)形成的粉塵，這些物質(zhì)都會(huì)形成對(duì)設(shè)備腐蝕的介質(zhì)。在環(huán)境潮濕的情況下，這些介質(zhì)經(jīng)過(guò)與酸性的氣體和水發(fā)生反應(yīng)形成具有很強(qiáng)腐蝕性能的無(wú)機(jī)酸，進(jìn)而會(huì)造成設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象。設(shè)備在工業(yè)大氣的環(huán)境下，都是因?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕和直接化學(xué)腐蝕共同引起的。作為腐蝕的本質(zhì)，基本都是金屬材料中的金屬由于介質(zhì)的原因而失去電子所形成的離子的氧化反應(yīng)。

3 化工設(shè)備防腐措施的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1 合理選材，優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)備的腐蝕性與設(shè)備的材料有很大的關(guān)系，在選擇化工材料的過(guò)程中，要根據(jù)腐蝕發(fā)生的輕重，對(duì)材料進(jìn)行精細(xì)合理地選擇，應(yīng)充分考慮環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)以及運(yùn)行壓力等等，以化工原料的標(biāo)準(zhǔn)要求為依據(jù)進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與類(lèi)型設(shè)計(jì)。由于碳鋼或低合金鋼具有韌性好、強(qiáng)度低和硬度低的特點(diǎn)，其斷裂韌性和相應(yīng)的臨界值也比較高，如果以此作為設(shè)備材料，將會(huì)很大程度地減少應(yīng)力的腐蝕速度。設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要滿(mǎn)足其在生產(chǎn)使用中的要求以及應(yīng)力，進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該著重注意的幾個(gè)方面：一方面是設(shè)備的結(jié)構(gòu)要求需要和化工生產(chǎn)出的產(chǎn)品耐腐蝕性一致；另一方面是要確?；ぴO(shè)備在運(yùn)行使用中的穩(wěn)定和流暢性，預(yù)防具有腐蝕性的介質(zhì)殘留、熱負(fù)荷的不均勻分配和蒸汽凝結(jié)以及產(chǎn)生的腐蝕物的積累；最后應(yīng)對(duì)外力進(jìn)行保護(hù)，以防止由于交變應(yīng)力的原因而導(dǎo)致的疲勞腐蝕。例如進(jìn)行選材時(shí)要選取硫、錳元素含量相對(duì)較低的鋼材。其中Mn含量決定了鋼材中MnS夾雜物的含量所以鋼材中的MnS夾雜物是造成應(yīng)力腐蝕的主要因素。常用的鋼材Q245R及Q345R牌號(hào)主要添加元素的含量見(jiàn)表1。

從表1數(shù)據(jù)顯示，雖然兩種鋼材的硫含量相同，但是Q245R的Mn含量比Q345R少很多。因此Q345R鋼材更容易受到腐蝕。所以在選材方面盡量選用Q245R。

3.2 環(huán)境防腐處理措施

具體的防腐處理措施包括以下兩方面：一是將環(huán)境中帶有腐蝕性的物質(zhì)除掉。所謂腐蝕性物質(zhì)，包含環(huán)境中的水、氧氣和其他的有害因素，可以通過(guò)脫氧劑的添加來(lái)實(shí)現(xiàn)氧氣的去除，通過(guò)及時(shí)除濕處理確保金屬的表面一直維持于露點(diǎn)上，并控制設(shè)備內(nèi)的水分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。二是可以加入擁有防腐功能的添加劑，在添加劑使用時(shí)，必須嚴(yán)格控制使用濃度。

3.3 表面涂層的防腐措施

在進(jìn)行涂漆操作時(shí)，不僅要嚴(yán)格控制漆膜的抗銹能力、機(jī)械性能以及抗老化性能等，還要充分了解涂漆的物理特性、表面情況、操作環(huán)境以及使用要求等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更好地防腐處理。金屬覆蓋層一般有兩種方法，其中一種是將塞焊及焊襯里、金屬?gòu)?fù)合方法應(yīng)用在覆蓋層的材料中；另一種就是采用犧牲陽(yáng)極的方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐處理，犧牲陽(yáng)極法包括鍍鉛法、噴鍍法和熱浸鍍法。

3.4 操作規(guī)范，降低腐蝕的程度

在日常工作中，應(yīng)對(duì)操作人員進(jìn)行定期或不定期的崗位技能培訓(xùn)，使操作人員的操作規(guī)范性和安全意識(shí)得以提高，嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程和崗位規(guī)程的操作要求，切不可在超壓、超溫或超負(fù)荷狀態(tài)下作業(yè)，對(duì)化工設(shè)備進(jìn)行必要的日常維護(hù)和保養(yǎng)，重點(diǎn)維護(hù)壓力容器以及抗腐蝕性較差的設(shè)備，并能夠?qū)ζ浣⒃敿?xì)的設(shè)備檔案。

4 結(jié)語(yǔ)

在化工設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于生產(chǎn)材料的特殊性，使設(shè)備的防腐性能以及工藝操作等都有著嚴(yán)格的要求。受到許多客觀因素的影響，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)不足、考慮不全面等方面存在問(wèn)題，造成設(shè)計(jì)出的化工設(shè)備存在著嚴(yán)重的安全隱患，介質(zhì)對(duì)化工設(shè)備的腐蝕影響與操作條件也有著直接的關(guān)系。所以，在進(jìn)行化工設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)材料的合理選擇、結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和防腐蝕的措施進(jìn)行認(rèn)真思考。

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