化工機械的腐蝕機理與防護對策分析

焦術義

摘要：化工機械作為相關企業(yè)重要的生產(chǎn)設備，然而因為某些企業(yè)比較特殊的生產(chǎn)性質，機械會長期處于具有酸堿性腐蝕氣體、高壓和高溫的環(huán)境中，從而導致腐蝕現(xiàn)象容易產(chǎn)生，對自身的性能產(chǎn)生負面影響?；C械腐蝕會降低生產(chǎn)效率，增加運行成本，降低使用壽命，甚至會導致安全事故。所以要認真分析化工機械腐蝕發(fā)生的原因，制定出有針對性的防范措施，提高化工機械運行的安全性和穩(wěn)定性，為提高化工企業(yè)的生產(chǎn)效率提供有利的條件。

關鍵詞：防腐措施;腐蝕機理;化工機械

引言

由于化工產(chǎn)業(yè)體系中使用的機械設備受到化工產(chǎn)品的腐蝕，以及經(jīng)常性的處于惡劣的化工環(huán)境中，使得機械設備的使用壽命大幅度降低，甚至于發(fā)生重大的安全事故，給各個企業(yè)的經(jīng)濟效益造成了極大的損害，所以，我們?yōu)榱四苁箼C械設備更長久的安全運行，必須找到比較有效的防腐措施，從而使企業(yè)的經(jīng)濟效益最大化。

1.化工機械的主要腐蝕機理

1.1激冷氣壓縮機的腐蝕

①在原料煤里都包含有氯、硫等各種元素，通過高溫合成之后就極易產(chǎn)生出H2S、NH4Cl、HCl、H2CO3等各種腐蝕物質，再通過循環(huán)輸送，就能夠直接腐蝕該壓縮機;②在入口之處采用了濕法及干洗除塵進行洗滌后就會產(chǎn)生出2股冷熱氣體混合，事實上如果混合氣體上的溫度低于了200攝氏度，比NH4Cl的露點溫度，必然導致氯化銨發(fā)生露點腐蝕;③在停開車中以及停車期間，壓縮機的溫度突然降低，必然有一些水蒸氣開始冷凝，致使局部出現(xiàn)液相環(huán)境，給發(fā)生腐蝕創(chuàng)造出了條件，自然就會出現(xiàn)各種腐蝕現(xiàn)象;④壓縮機中使用了較多的碳鋼或者不銹鋼材質，比如在該機進口處上緩沖罐采用了316L的材質來除沫網(wǎng)，而這種不銹鋼十分敏感氯離子，很容易出現(xiàn)氯化物的點腐蝕以及晶間腐蝕，進而在有水環(huán)境下合成了CO2產(chǎn)生碳酸物質。在這種環(huán)境下，嚴重腐蝕了壓縮機系統(tǒng)，必然影響到該氣化裝置，讓該循環(huán)系統(tǒng)被腐蝕泄露，或者產(chǎn)生出各種腐蝕物堵塞管道而結垢，致使該裝置出現(xiàn)故障，氣化爐發(fā)生聯(lián)鎖跳車，還易造成安全事故發(fā)生。

1.2合成氣在洗滌之時出現(xiàn)腐蝕

對于氣化裝置上一個重要工序就是濕法洗滌，也是關心著關鍵設備正常運行，同時還涉及到合成產(chǎn)品質量優(yōu)劣。從各種研究分析來看，發(fā)現(xiàn)洗滌塔都是被堿腐蝕以及氯化物的結晶所腐蝕。而且對這些污垢根本不能夠使用物理方法進行清洗，許多單位都是采用了低壓蒸汽清除堿垢。事實上出現(xiàn)堿垢大都是因為NaOH堿溶液添加過多，導致碳鋼因為電化反映而被腐蝕，進而就在洗滌器中存下了大量結垢，減低了洗滌效果。如果堿量沒有按照標準添加，一旦處于高溫環(huán)境碳鋼就會發(fā)生堿脆現(xiàn)象。并且裝置在運行之時還發(fā)現(xiàn)，在洗滌塔底、管道的豎直段以及水平段彎頭焊口處發(fā)生泄漏，這些點肉眼不可見，但是在小孔四周出現(xiàn)晶體狀的物質，研究分析發(fā)現(xiàn)屬于氯離子的晶間腐蝕。

2.提高化工機械防腐能力的措施

2.1從化工機械設計方面控制腐蝕

（1）材料的選擇。目前，化工機械設備中常采用的材料是碳鋼，該類材料來源廣泛、加工方便并且價格低廉，普通的工作環(huán)境中的腐蝕對其的危害并不是很大，但是如果是遇到高濃度的環(huán)境就會對設備產(chǎn)生較嚴重的損壞。因此，為避免該類現(xiàn)象的發(fā)生需要選用耐腐蝕的金屬材料。在耐腐蝕材料的選擇中要遵循一定的原則：首先，詳細的了解腐蝕環(huán)境，例如介質的濃度、成分以及操作的壓力、溫度;不同材料的接觸狀態(tài);對溫度、壓力的應力等;然后，考慮設備的結構、產(chǎn)品的相應要求以及設備的類型等;最后，必須考慮設計預期的使用年限的問題，在滿足生產(chǎn)裝置的要求的前提下，從施工費、材料費以及維修費等綜合考慮，在最大限度的降低設備的腐蝕情況下，延長設備的使用周期。

（2）從強度設計上考慮防腐

正由于化工設備長期處于高濃度的環(huán)境中，會造成設備的機械零件強度下降甚至損壞。因此，在進行化工設備的腐蝕時要特別考慮設備及其零件的強度問題。在化工機械設備零件的設計上不僅僅要保證機械的正常運行強度，同時要考慮腐蝕情況的強度。即機械構件不僅僅要滿足剛度以及強度要求，還需要留有一定的腐蝕余量。其值一般為設備設計壽命腐蝕深度的兩倍左右。

（3）從結構和工藝設計上防腐

如果化工機械設備構件的結構設計不合理，會引起熱應力、機械應力等缺陷，從而造成縫隙腐蝕、氧化腐蝕等情況的發(fā)生。因此，化工設備在結構以及工藝的設計時要從腐蝕的角度進行綜合性的考慮。首先，機械構件的形狀不要過于復雜，選用同一種材料。設備中固體的沉降以及局部液體的殘留不僅僅發(fā)生在設備操作過程中，在設備靜止時也會發(fā)生。因此，在設計時要避免排液不盡以及死角發(fā)生的區(qū)域。

其次，盡量減少縫隙的存在。在化工機械設備中存在縫隙是很普遍的問題，在液體流通不暢的地方容易產(chǎn)生縫隙腐蝕。縫隙腐蝕的發(fā)生又容易引發(fā)應力腐蝕等情況，對設備造成極大的損壞。為避免殘余水分對化工機械設備的損壞，在設計時使用向上的容器，如果仍然不能避免，則需要設置排水孔。良好的結構設計是防止縫隙腐蝕最有效的方法。

（4）表面涂層法。在化工機械設備表面涂漆是最直觀也是最直接的防腐方法。為保證腐蝕介質同構件之間的完全隔離，需要選用合適的防銹漆，在涂漆時要特別注意焊縫處的涂漆。涂層防護不改變設備的強度以及結構，僅僅是在設備的外層涂以防護層，使得設備與周圍的介質的分離。目前，使用較為普遍的防腐涂料有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。為保證防腐的效果，不僅僅要對漆膜的防銹能力、漆刷能力、漆膜的老化問題以及機械性質等有嚴格的要求，同時要充分的了解涂漆對象的表面狀態(tài)、材質、施工環(huán)境、性質以及相應的使用條件等。

2.2 采用電化學方法控制腐蝕

（1）犧牲陽極保護法。該方法是采用電極電勢比被保護的金屬更低的金屬作為電池中的陽極，固定在被保護的金屬上，從而被保護金屬作為陰極得到保護。例如，利用金屬鋅的電極電勢比金屬鐵的性質在金屬器件上連接鋅，這樣鋅作為電池的陽極，可以代替鐵而溶解，從而保護化工機械設備中的鐵金屬受到腐蝕。該類犧牲陽極保護法是一種常采用鋅、鋁及其合金作為陽極保護的金屬材料。目前，在很多的化工企業(yè)中已經(jīng)采用了該類方法對地下管道、化工設備等進行保護，已經(jīng)取得了良好的效果。

（2）外加電流法。該類方法是采用外加電源的方法來保護金屬。需要被保護的金屬接在電源的負極上，作為電池中的陰極，這樣可以免除腐蝕。將電源的正極接到一些廢鋼鐵上，這樣廢鋼鐵作為陽極。外加的電流可以使得陰極的電勢朝著負的方向移動，從而保護金屬免受腐蝕。該類方法不同于犧牲陽極保護法的地方是該法是采用外加電源來提供電流。

結束語

總之，對于化工生產(chǎn)過程中化工機械設備的運用而言，腐蝕性問題是威脅較大的一個方面，這種腐蝕性問題的形成原因是多方面的，影響因素也是比較復雜的，進而也就加大了防腐蝕處理難度。具體到防腐蝕處理中，其除了要針對化工機械設備的金屬材料進行嚴格挑選外，還需要從自身保護入手進行處理，比如選擇恰當?shù)姆冷P漆進行表面處理，采用電化學保護法，都是比較有效的一些手段，值得在今后進一步研究。

參考文獻

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（作者單位：大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限公司）