化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防腐措施

畢向陽(yáng) 張漢山

摘 要：機(jī)械設(shè)備是化工企業(yè)中的一個(gè)重要組成部分，在提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有關(guān)鍵作用，保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響著化工企業(yè)的生產(chǎn)水平。在化工企業(yè)中，機(jī)械設(shè)備往往出現(xiàn)腐蝕的情況，嚴(yán)重影響了日常的生產(chǎn)，本文通過(guò)分析腐蝕產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)理 以及化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因，分析防止化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的措施，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械設(shè)備；腐蝕；防腐措施

化工機(jī)械腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象，機(jī)械設(shè)備被腐蝕后，在外形、色澤和機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞，以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使企業(yè)受到巨大的損失。因此，研究腐蝕機(jī)理，采取防護(hù)措施，提高防腐能力，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重大的意義。

1 腐蝕產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)理

1.1 電化學(xué)腐蝕機(jī)理

金屬發(fā)生的電化學(xué)腐蝕，主要是因?yàn)榻饘俚谋砻鎸优c離子導(dǎo)電介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用，從而遭到了破壞。任何按照電化學(xué)機(jī)理所產(chǎn)生的腐蝕，都會(huì)包含至少一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)，同時(shí)還會(huì)通過(guò)金屬內(nèi)部的電子流，以及在介質(zhì)中的離子流進(jìn)行聯(lián)系。陽(yáng)極所發(fā)生的是氧化過(guò)程，主要就是金屬離子從金屬中轉(zhuǎn)移出來(lái)，轉(zhuǎn)移至介質(zhì)中，同時(shí)放出電子流，然后與介質(zhì)中所存在的離子流進(jìn)行聯(lián)系，結(jié)合到一起。而陰極反應(yīng)則相對(duì)的是介質(zhì)中的氧化劑組成成分，通過(guò)吸收來(lái)自陽(yáng)極的電子進(jìn)行還原的過(guò)程。電化學(xué)腐蝕因?yàn)殡娏鞑粫?huì)對(duì)外進(jìn)行做工，都會(huì)在腐蝕電池的內(nèi)陰極發(fā)生自耗反應(yīng)，這樣的反應(yīng)無(wú)疑會(huì)加快金屬被腐蝕的速度。

1.2 工業(yè)大氣的腐蝕機(jī)理

在工業(yè)污染較為嚴(yán)重的地區(qū)中，空氣中包含大量的CO、SO、硫化物、氫氧化物及鹽等揮發(fā)物，還包括一些工業(yè)粉塵，這些都是一些腐蝕性的介質(zhì)。在潮濕的條件情況下，酸性氣體會(huì)與水結(jié)合生成無(wú)機(jī)酸，而這些酸具有極強(qiáng)的腐蝕作用。在工業(yè)大氣的環(huán)境下，機(jī)械腐蝕是由電化學(xué)腐蝕和直接化學(xué)腐蝕綜合作用的。從電化學(xué)腐蝕及化學(xué)腐蝕的本質(zhì)來(lái)看，都是因?yàn)榻饘僭釉谑ル娮右院笞兂呻x子的一個(gè)氧化過(guò)程。其主要的區(qū)別就是發(fā)生的環(huán)境背景不同而已，化學(xué)腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)在高溫、干燥的環(huán)境中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，而電化學(xué)腐蝕則是在潮濕的環(huán)境下發(fā)生的氧化過(guò)程。

2 化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因

2.1 設(shè)備本身原因

（1）機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造材質(zhì)不同，對(duì)各種介質(zhì)的抗腐蝕能力也就不同。金屬結(jié)構(gòu)密致的比結(jié)構(gòu)粗糙的耐腐蝕。例如：在相同環(huán)境下鋼材質(zhì)的設(shè)備會(huì)比鐵制的腐蝕的慢。

（2）機(jī)械設(shè)備上突出的零件比較容易受到腐蝕，同時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)的銜接處也容易受到腐蝕，例如：設(shè)備的開(kāi)口、縫隙和死角處金屬的腐蝕速度會(huì)比同一設(shè)備的其他部位腐蝕的快。

（3）設(shè)備的表面越粗糙腐蝕的越快，相反的表面越光滑的，有氧化膜保護(hù)的腐蝕的速度越慢。

（4）設(shè)備的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜腐蝕速度就會(huì)越快，當(dāng)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，出現(xiàn)缺陷的概率也會(huì)上升，比如說(shuō)在積塵，積液以及設(shè)備的應(yīng)力方面，這樣就更容易引起設(shè)備的部分腐蝕。

2.2 生產(chǎn)環(huán)境的原因

（1）化工生產(chǎn)的環(huán)境一般都具有腐蝕性的介質(zhì)，機(jī)械設(shè)備暴露在空氣中腐蝕的速度就會(huì)加快。像酸、堿、鹽這些都是化學(xué)生產(chǎn)必備的也是造成設(shè)備腐蝕的主要原因之一。另外，介質(zhì)的種類、PH值、含氧量等也是導(dǎo)致設(shè)備腐蝕的一大原因。

（2）在化工生產(chǎn)過(guò)程中介質(zhì)的溫度會(huì)不斷上升，相對(duì)其壓力也在不斷增加，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)可以得知，隨著溫度每升高10℃腐蝕的速度就會(huì)增加1～3倍，這樣也會(huì)加快設(shè)備的腐蝕程度。同時(shí)隨著溫度的升高，接觸到的面積也會(huì)隨之?dāng)U大，設(shè)備的腐蝕速度也會(huì)隨之增加。

（3）介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度越快腐蝕的速度就越快，介質(zhì)的不斷流動(dòng)對(duì)設(shè)備表面的保護(hù)膜會(huì)產(chǎn)生較大影響，會(huì)產(chǎn)生漩渦等，對(duì)設(shè)備本身產(chǎn)生沖擊磨損，形成腐蝕。

3 防止化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的措施

3.1 在機(jī)械設(shè)備增加金屬保護(hù)層

通常，會(huì)在機(jī)械設(shè)備的表面上涂抹、噴鍍一層比較耐腐蝕性能的金屬或者是非金屬的物質(zhì)，也可以對(duì)金屬進(jìn)行氧化和磷化處理，使得設(shè)備的金屬表面和介質(zhì)隔離從而降低金屬的腐蝕現(xiàn)象。保護(hù)層主要是可以是金屬的表面產(chǎn)生一層致密、不易腐蝕的物質(zhì)，從而有效的將介質(zhì)和金屬材料隔絕開(kāi)來(lái)避免腐蝕的一種有效的防護(hù)措施。增加保護(hù)層，能夠有效的降低機(jī)械設(shè)備其表面技術(shù)的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。常用的保護(hù)層法有金屬保護(hù)層法，主要是通過(guò)噴鍍或者是電鍍?cè)诮饘俚谋砻嫱磕ㄒ粚又旅艿暮辖鸹蛘呤墙饘?。金屬噴鍍是在高溫的火焰下將金屬熔化，并且用壓縮的空氣將已經(jīng)熔化的金屬吹成霧沫狀的微粒高速的噴射到經(jīng)過(guò)預(yù)先處理的基體的表面上，形成一層金屬鍍層。采用噴鍍法獲得的金屬鍍層，與基體結(jié)合相對(duì)比較牢固，所以能夠起到很好的防護(hù)的作用。

3.2 注重設(shè)備的選材

機(jī)械設(shè)備的腐蝕與設(shè)備的材料是有很大的關(guān)系的，所以在化工材料的篩選過(guò)程中應(yīng)該要圍繞著可能發(fā)生的腐蝕作用，注重合理選材，充分的考慮到介質(zhì)的性質(zhì)以及使用的環(huán)境和運(yùn)行的條件等因素，根據(jù)原料的要求設(shè)計(jì)設(shè)備的類型和結(jié)構(gòu)。在設(shè)備的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該要圍繞著化工設(shè)備在生產(chǎn)和運(yùn)行中的應(yīng)力與要求，一般需要注意以下幾個(gè)方面：首先是要對(duì)于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求應(yīng)該與生產(chǎn)的產(chǎn)品其耐腐蝕的要求是一致的，其次是要注意在設(shè)備的安全運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于運(yùn)行穩(wěn)定性和流暢性的需求，要防止具備腐蝕性能的介質(zhì)、熱負(fù)荷的分配等不均勻和蒸汽凝結(jié)、腐蝕介質(zhì)的積累所造成的腐蝕。最后便是要加強(qiáng)對(duì)于外力的保護(hù)，防止因?yàn)槭艿綉?yīng)力改變而引發(fā)的疲勞腐蝕現(xiàn)象。

3.3 化學(xué)方法防腐

防止機(jī)械設(shè)備腐蝕，也可以采取化學(xué)方法。需要具備以下兩種工作環(huán)境：一是氣體，普通的氣體環(huán)境對(duì)機(jī)械設(shè)備沒(méi)有太大影響，對(duì)機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重影響的往往是堿性或者酸性的氣體環(huán)境。出現(xiàn)這種情況，防腐需采取物理方法。二是液體，在這種環(huán)境下，預(yù)防設(shè)備腐蝕，通常選用電化學(xué)法，在機(jī)械設(shè)備上連接電的負(fù)極是其原理。或者可以對(duì)金屬設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，前提是使用原電池。在大型的機(jī)械設(shè)備設(shè)備中，通常使用這種方法，將一個(gè)比機(jī)械設(shè)備性能更加活躍的金屬連接在機(jī)械設(shè)備接觸溶液的部位，通過(guò)原電池效應(yīng)，僅僅在外接的活潑金屬部位出現(xiàn)腐蝕，機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕能力得到有效提高。

3.4 電流陰極保護(hù)法

外加電流陰極保護(hù)法也是化學(xué)保護(hù)法的一種，主要是利用外加直流電以及輔助陽(yáng)極，使電流通過(guò)土壤進(jìn)入到被保護(hù)機(jī)械設(shè)備中，是整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。這種保護(hù)方法主要是由外加直流電源、輔助陽(yáng)極以及參比電極三部分組成。外加直流電在整個(gè)保護(hù)措施中起到主導(dǎo)作用，保障整個(gè)方法的順利實(shí)施并得到最大的發(fā)揮；輔助陽(yáng)極的主要作用是將外加直流電源產(chǎn)生的直流電通過(guò)介質(zhì)傳輸?shù)奖槐Ｗo(hù)的機(jī)械設(shè)備上；參比電極的存在主要是為了在檢測(cè)被保護(hù)設(shè)備電位、保護(hù)效果的同時(shí)把控制信號(hào)提供到自動(dòng)控制的恒電位儀上。在整個(gè)保護(hù)措施的設(shè)施中，為了避免出現(xiàn)陽(yáng)極被保護(hù)的現(xiàn)象，科技在陽(yáng)極的周圍涂抹陽(yáng)極屏蔽層。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，防止機(jī)械設(shè)備腐蝕工作在促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。企業(yè)應(yīng)該重視機(jī)械腐蝕的問(wèn)題，安排專業(yè)人員，對(duì)腐蝕的原因及環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，在機(jī)械設(shè)備增加金屬保護(hù)層、注重設(shè)備的選材、電流陰極保護(hù)法以及化學(xué)方法等相關(guān)措施進(jìn)行防腐，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高。

參考文獻(xiàn)

[1]高代紅.淺析化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防腐措施[J].化工管理. 2016（02）

[2]黃濤. 淺析化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防腐措施[J].化工管理. 2015（24）

[3]高飛. 化工機(jī)械設(shè)備的防腐措施探討[J].科技視界. 2015（06）

[4]甄利國(guó). 化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防腐措施探討[J].化工管理. 2014（29）

作者簡(jiǎn)介

畢向陽(yáng)（1989-）男，河南商丘人，碩士，助教，主要從事機(jī)械制造、汽車設(shè)計(jì)及金屬表面處理等。