化工機(jī)械設(shè)備的防腐探討

陳乾坤　秦鳳梅

河南高新石化裝備有限公司（453000）

化工機(jī)械設(shè)備的防腐探討

陳乾坤秦鳳梅

河南高新石化裝備有限公司（453000）

腐蝕是材料與環(huán)境反應(yīng)引起的材料破壞與變質(zhì)，它存在于各行各業(yè)，在化工設(shè)備行業(yè)更為嚴(yán)重，因此需要通過科學(xué)、有效的防腐技術(shù)來減緩或防止化工設(shè)備腐蝕的發(fā)生。這里通過介紹腐蝕的原因和種類、腐蝕的危害及控制腐蝕的意義，詳細(xì)闡述了化工設(shè)備的防腐措施。

腐蝕；防腐；機(jī)械設(shè)備；化工設(shè)備

從廣義上講，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；從狹義上講，腐蝕是指金屬與環(huán)境間的物理及化學(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。在絕大部分的化工機(jī)械設(shè)備中介質(zhì)都有腐蝕性，設(shè)備的腐蝕速率都對比其他行業(yè)嚴(yán)重，因此化工機(jī)械設(shè)備最需要完善的有效的防腐措施。

1　腐蝕的原因和種類

1.1腐蝕的原因

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、濕度和金屬接觸的物質(zhì)）是促使金屬銹蝕的客觀因素。在工業(yè)企業(yè)特別是化工企業(yè)的環(huán)境介質(zhì)中，含有大量的SO2、CO2、H2S、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［1］。

1.2腐蝕的分類

從腐蝕的外觀形態(tài)看，金屬腐蝕可分為全面腐蝕和局部腐蝕。

全面腐蝕一般表面均勻覆蓋著腐蝕產(chǎn)物膜，這種膜在不同程度上能使腐蝕減緩，如高溫氧化和易鈍化金屬（如不銹鋼、鈦、鋁等）在氧化環(huán)境中形成的鈍化膜，都具有良好的保護(hù)性，能使腐蝕速率大大降低甚至停止腐蝕。局部腐蝕又有小孔腐蝕、應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕等。

從腐蝕看，金屬腐蝕機(jī)理可分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕等。物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用所引起的破壞。許多金屬在高溫熔鹽、熔堿及液體金屬中可發(fā)生此類的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)引起的損壞。電化學(xué)腐蝕是金屬與周圍的電解質(zhì)溶液相接觸時產(chǎn)生的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的腐蝕。它的特點是在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。

2　腐蝕的危害與控制腐蝕的意義

金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失，甚至帶來災(zāi)難性的事故，浪費寶貴的資源與能源，而且污染環(huán)境。在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，每年都有大量的金屬構(gòu)件和設(shè)備因腐蝕而報廢。據(jù)發(fā)達(dá)國家調(diào)查，每年由于腐蝕造成的損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%～4%。在腐蝕作用下，世界上每年生產(chǎn)的鋼鐵中有10%被腐蝕消耗［2］。2010年1月26日，世界鋼鐵協(xié)會25日公布了2009年世界粗鋼總產(chǎn)量為12億t，其中約3.6億t因銹蝕而報廢，且其中1.2億t將徹底變?yōu)椴豢苫厥盏膹U物。按2009年全年粗鋼均價4500元/t計算，損失5400億元。腐蝕造成的損失是巨大的，它是材料設(shè)施的“癌癥”，但是通過采取科學(xué)的措施，腐蝕也是可以控制、減輕的，一般可減輕25%～30%。

3　化工設(shè)備的防腐蝕措施

3.1開發(fā)耐蝕材料

耐蝕材料的開發(fā)研究是防腐蝕技術(shù)進(jìn)步的突破口，耐蝕材料主要分為金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料。金屬及合金材料是結(jié)構(gòu)材料中的主體，其中鋼鐵占主要地位，但是鋼鐵的耐蝕性能具有局限性。具有高耐蝕性能的合金及有色金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速，在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環(huán)境下的腐蝕問題，如含鉬高的耐蝕合金、雙相不銹鋼、高純鐵素體不銹鋼、鎳基合金、鈦及鈦合金等。耐蝕非金屬材料目前國內(nèi)外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。非金屬材料具有優(yōu)良的耐蝕性能，而機(jī)械性能可以通過增強(qiáng)等途徑來彌補(bǔ)，在某些領(lǐng)域已有取代鋼材的趨勢。現(xiàn)在正在開發(fā)的有耐蝕塑料、玻璃鋼、石墨、工程陶瓷等。

3.2表面覆蓋層

表面覆蓋層的費用占所有防腐蝕費用的87%左右。使用表面防腐蝕技術(shù)大大提高了整體材料的耐腐蝕性能。涂、襯、鍍、滲以及近年發(fā)展起來的各種高新技術(shù)在化工和石油化工中成為常用的表面防腐技術(shù)。

耐蝕涂料主要用于建筑物、構(gòu)筑物、裝置及貯罐內(nèi)外壁及輸水、輸油、輸氣管線。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，75%的防腐蝕涂層的損壞，是因為基體表面處理不當(dāng)，所以，當(dāng)務(wù)之急是重視表面處理質(zhì)量。當(dāng)前國際上研究最熱門的涂料有重防腐涂料、耐高溫涂料、富鋅涂料、帶銹涂裝涂料、氟樹脂涂料、陶瓷類涂料等。

襯里技術(shù)及復(fù)合管道襯里技術(shù)是利用強(qiáng)度高的材料（如玻璃鋼、碳鋼、鑄鐵等）作結(jié)構(gòu)材料，用耐蝕性能優(yōu)異的材料作襯里層。襯里技術(shù)常用于化工設(shè)備、管道等。如陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管具有耐磨、耐蝕、耐熱性能，可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、礦山、煤炭、化工等行業(yè)作為輸送砂、石、煤粉、灰渣、鋁液等磨削性顆粒物料和腐蝕性介質(zhì)，是理想的耐磨蝕管道。

電鍍是一種用電化學(xué)方法在鍍件表面上沉積所需形態(tài)的金屬覆層工藝。其目的是改善材料的外觀，提高材料的各種化學(xué)性能，賦予材料表面特殊的耐蝕性、耐磨性、裝飾性、焊接性及電、磁、光學(xué)性能等。電鍍是將零件作為陰極放在含有欲鍍金屬的鹽類電解質(zhì)溶液中，通過電解作用在陰極上（即零件）發(fā)生電沉積現(xiàn)象形成電鍍層。電鍍在化工設(shè)備的防腐上具有很好的效果，對一些金屬防腐作用顯著。化學(xué)鍍是一種新型的金屬表面處理技術(shù)，是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進(jìn)行自催化氧化還原反應(yīng)，在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術(shù)?；瘜W(xué)鍍工藝簡便、節(jié)能環(huán)保，其鍍層具有良好的耐蝕性、耐磨性、厚度均勻以及良好的結(jié)合強(qiáng)度等優(yōu)點［3］。

3.3電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)是指利用外部電流使金屬（包括合金）腐蝕電位發(fā)生改變，以降低其腐蝕速率的防蝕技術(shù)。電化學(xué)保護(hù)可分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。

在金屬表面上通入足夠的陰極電流，使金屬電位變負(fù)，并使金屬溶解速度減小，被稱為陰極保護(hù)。陰極保護(hù)不僅要求設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，還要求設(shè)備所處環(huán)境的介質(zhì)腐蝕性并不是很強(qiáng)，這種保護(hù)方法主要用于防止土壤、海水等中性介質(zhì)中的金屬腐蝕。

陽極保護(hù)是將外加直流電源的正極與被保護(hù)的金屬構(gòu)件相連，在電解質(zhì)溶液中使金屬構(gòu)件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度顯著降低，使設(shè)備得到保護(hù)。對于沒有飩化特征的金屬，不能采用陽極保護(hù)。陽極保護(hù)主要應(yīng)用在硫酸生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)物（如碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發(fā)生器等）和氨水及銨鹽溶液中的結(jié)構(gòu)物（如碳化塔、氨水儲槽等）。在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中先考慮采用陽極保護(hù)。

3.4緩蝕劑

緩蝕劑是一種向緩蝕體系中添加適當(dāng)濃度就能顯著降低金屬腐蝕速度而對腐蝕劑濃度影響很小的化學(xué)物質(zhì)。緩蝕劑的用量很少，雖然它不能改變金屬在介質(zhì)中的腐蝕傾向，但它能在金屬表面形成保護(hù)膜，從而減緩金屬的腐蝕速度，抑制金屬的腐蝕。

與其他防腐蝕方法相比，緩蝕劑具有使用方便、經(jīng)濟(jì)、有效的特點，廣泛地應(yīng)用于石油化工、機(jī)械制造、交通等部門，并在某些工業(yè)生產(chǎn)中成為不可取代的重要防護(hù)措施，被列入到生產(chǎn)工藝或操作規(guī)程中。石油工業(yè)是使用緩蝕劑最多的部門之一，從石油的鉆探、開發(fā)、運輸?shù)綗捴贫家玫骄徫g劑。

4　結(jié)語

腐蝕性介質(zhì)普遍存在于化工生產(chǎn)企業(yè)的工作環(huán)境中，處于該種環(huán)境下的機(jī)械設(shè)備受到的腐蝕比一般行業(yè)更快、更嚴(yán)重，造成的損失也比其他行業(yè)大得多。加強(qiáng)化工行業(yè)機(jī)械設(shè)備的防腐蝕能力，延長化工機(jī)械設(shè)備的使用壽命，很有必要，意義重大。

［1］王巍.石油化工設(shè)備防腐蝕技術(shù)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社.

［2］胡志強(qiáng).金屬塵化腐蝕及其防護(hù)［J］.通用機(jī)械，2007（6）.

［3］趙瑞革.淺談化工行業(yè)的機(jī)械設(shè)備防腐［J］.通用機(jī)械，2009 （3）.