化工機械腐蝕分析及防治措施探討

龔路遙

摘要：化工機械作為金屬設備，在進行化工產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，總會因為原材料的預處理以及化學反應等流程而遭到腐蝕，化工機械耐腐蝕性是有限的，一旦超過極限，化工機械本身質量和性能都會受到影響，使用周期會縮短，最終受影響的還是化工產(chǎn)出效率，所以相關人員必須采取有效措施來防治防腐現(xiàn)象發(fā)生，減小腐蝕帶來的影響。

關鍵詞：化工機械；腐蝕；防治；措施

化工機械腐蝕的原因和種類并不單一，所以相關人員在采取防治措施時，也要從多方面考慮，選擇有的放矢的防治措施，做好防腐工作，化工機械在特殊環(huán)境和特殊條件下的使用周期才會長。本文主要針對化工機械腐蝕的原因和防治措施進行分析。

一、化工機械腐蝕原因分析和種類

（一）內在因素造成的腐蝕

原因有四方面，其一金屬的防腐能力方面，雖然也有化學性質穩(wěn)定的金屬，但仍然有很多金屬置于大氣或溶液中都會發(fā)生化學反應，從而在性能上不再保持優(yōu)勢。金屬腐蝕現(xiàn)象的原理亦是如此，腐蝕程度和其本身的防腐能力有直接關系。不同金屬，在組成晶粒上，粗細和大小規(guī)模都是不同的，這些是影響金屬化學性質穩(wěn)定的主要因素，晶粒粗細度如果很小，金屬的防腐能力也不至于太差[1]。在化工機械中，就有很多設備的組成材料是化學性質不穩(wěn)定的金屬，其晶粒粗細度很大，所以在進行化工原料生產(chǎn)加工中，發(fā)生的化學反應過程以及最終的化學反應物都有可能會對設備材料造成腐蝕作用。在實際中，有很多化工機械是用化學性質極不穩(wěn)定的鐵制作的，而不是不銹鋼，所以耐腐蝕能力差些。其二是溶液方面，化工原料生產(chǎn)的過程中，發(fā)生化學反應必定有一定容量的溶液，這些溶液和不穩(wěn)定的金屬會直接發(fā)生置換反應或其他的化學反應，再加上溶液本身就具有一定的腐蝕作用，溶液長期和化工設備直接接觸，化工設備難免會變質。其三機械零件表面粗糙度方面，一些長期處于溶液中的零部件也是重點防腐蝕對象，畢竟零部件失效，機械整體結構的性能發(fā)揮也會受影響。零部件精細度會直接影響零件耐腐蝕能力，這種能力與零件精細度成反比，與粗糙度也成反比，所以在保證零件粗糙度達到設計要求之后，還要對粗糙度進行控制，使其不會過于精細化，否則腐蝕面積會快速增大。其四應力腐蝕方面，腐蝕本來就會對設備腐蝕地方產(chǎn)生一定的負面作用，如果該部位還是設備應力比較集中的地方，這種腐蝕效果會加重，腐蝕部位完全破壞，達到使用壽命的時間會大大縮短。所以要對機械拐角以及縫隙等部位作為重點防腐關注部位。

（二）外在因素造成的腐蝕

主要包括兩部分，其一腐蝕性氣體或液體產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，化工生產(chǎn)產(chǎn)生的煙霧會使周圍的大氣酸化，這也是酸雨造成得原因，酸性氣體或氧氣都具有很高的腐蝕性，會和金屬直接發(fā)生反應。腐蝕性液體也是化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，這些腐蝕性氣體或液體是無法完全被排除的，有些液體甚至會在設備縫隙處形成殘留，長期工作在這樣的環(huán)境中，設備很難保持完全。并且這些氣體和液體在外力作用下進行快速流通時，對設備造成的傷害和力度也就越大。

（三）化工腐蝕的類型

主要有以下幾種，其一化學腐蝕，化工機械主要用于化工原料生產(chǎn)加工，自然發(fā)生最多的腐蝕是化學腐蝕，所以金屬設備直接長期處于這種化學環(huán)境中，金屬設備表面上的介質很難保持原狀，而不會變成金屬氧化物，所以相關人員會在金屬設備表面不再保持平整，會有很多小坑。這種類型的腐蝕在高溫環(huán)境下發(fā)生最多[2]。其二電化學腐蝕，化學腐蝕多是金屬介質與氧氣發(fā)生氧化反應，而電化學腐蝕多是金屬介質和溶液發(fā)生氧化還原反應，該溶液要處于電解狀態(tài)，才會產(chǎn)生電極反應，金屬設備表面才會發(fā)生破壞，這種類型反應在潮濕環(huán)境中反應效果更為顯著。其三其他腐蝕，振動磨損腐蝕，這是機械設備不斷振動的過程中，會加大磨損腐蝕程度，有焊接應力腐蝕和疲勞腐蝕，這都是在原有腐蝕的基礎上，加重腐蝕效果。此外，還有縫隙腐蝕等，這些腐蝕作用效果更加顯著。

二、化工機械腐蝕的化學機理

（一）電化學腐蝕機理

電來源于離子導電，在溶液環(huán)境中，直接反映在金屬表面上，腐蝕發(fā)生。在導電環(huán)境中，在作用對象兩側，直接分為陰極和陽極，分別發(fā)生相應反應，陰陽相接是通過作用對象內部的流動電子和粒子流實現(xiàn)的。陰陽兩極發(fā)生的化學反應是不同的，分別對應還原氧化反應，在氧化反應中，主要完成金屬離子在金屬和介質中的轉移過程，在還原反應中，主要完成電子從陽極到氧化物中的轉移過程。將這種理論應用在化工機械腐蝕分析中時，金屬設備在電解溶液環(huán)境中，金屬內部會轉變成短路原電池，金屬介質也會以離子形式存在于電極反應中的陽極上，金屬內部大多數(shù)存在的還是帶有負電的電子，存在于陰極上。該金屬設備在發(fā)生氧化還原的過程中，設備表面早已不再平滑。

（二）大氣腐蝕機理

一些化工金屬機械設備不會接觸到腐蝕性溶液，依舊不能保持完整，這主要是因為還會發(fā)生大氣腐蝕。在化工生產(chǎn)環(huán)境中，周圍充斥著的空氣早已被污染，空氣酸性比較重，所以這些空氣覆蓋范圍內的水體酸性也比較重，還會產(chǎn)生無機酸，當這種無機酸與金屬設備接觸時，可直接發(fā)生氧化還原反應[3]。并且在設備腐蝕的過程中，還會接觸空氣中的二氧化硫或粉塵介質等，都會加快腐蝕速度，畢竟有些物質催化效果很好。這屬于化學腐蝕，和電化學腐蝕相比，雖然兩者都是在發(fā)生氧化還原化學反應，但在電化學腐蝕中，金屬是直接參與反應的，并且這種腐蝕反應發(fā)生的條件要求比較低，所以相關人員在防治時，也應該將其作為重點防治對象。

（三）化工機械腐蝕防治措施

1.電化學腐蝕的防治措施

化工企業(yè)為了延長機械設備的使用周期，往往會對腐蝕性比較弱的地方進行重點防護，主要通過表面處理方式來改善金屬的耐腐蝕能力。具體做法是對金屬做好隔離保護，使空氣不會與金屬直接接觸，這種做法并不是對金屬本身性能做出改變，而是利用外物來組織電化學反應的發(fā)生。在電化學反應中，必須要有陰陽兩極之間建立聯(lián)系，如果兩者之間不能進行電子轉移過程，完整的氧化還原反應就不會發(fā)生。在表面處理方式中，陽極反應就不會發(fā)生，所以即使陰極電子發(fā)生反應，也只是在金屬內部發(fā)生的反應，不會對陽極產(chǎn)生任何影響，所以化學腐蝕反應就不會發(fā)生。這樣的金屬材料應該是常見的容易發(fā)生電化學反應的材料，比如鎂和鋁以及鋅等。

2.選擇高質量合理的材料

在化工機械設備中，組成材料有的并不是無可替代，所以在符合性能發(fā)揮要求的前提下，還要對材料的耐腐蝕性能進行測試，從中選擇最合適的材料。碳素鋼是化學工業(yè)機械設備的常見材料，這種材料比較經(jīng)濟，在加工以及回收利用上也比較方便，內部結構以及化學性質比較穩(wěn)定，關鍵是具有一定的耐腐蝕性，所以將其置于腐蝕環(huán)境中，其使用周期能長久一些。而其他的金屬組成材料，無論是不穩(wěn)定的化學性質，還是不適合高濃度腐蝕環(huán)境，都會決定這種金屬材料在利用中不是很經(jīng)濟，使用壽命也不長，關鍵是金屬某部分發(fā)生腐蝕后，金屬周圍的其他部分在很短的時間內也會遭到腐蝕，尤其是在酸性腐蝕環(huán)境中。這樣的金屬材料有很多，比如Q325型號的鋼材，雖然在性能上也符合化工機械設備的相關要求，但在耐腐蝕性能上表現(xiàn)很差，反應條件不用太苛刻，化學反應速度就會很快[4]。即使鋼材表面有保護性的漆膜材料，也對防腐蝕無濟于事，畢竟這些漆膜在使用中不可能一直完好無損黏貼在鋼材上。在漆膜無效后，鋼材表面直接暴露在空氣中，腐蝕反應會發(fā)生得更加劇烈，因為此種情況下，腐蝕范圍更大。在化工機械耐腐蝕材料使用中，要時刻注意更新?lián)Q代，在材料剛開始發(fā)生腐蝕時，相關人員就要注意到，并根據(jù)腐蝕情況，決定零件材料更換日期。

3.對化工機械結構和工藝設計進行防護

主要分為兩種，其一做好表面涂層，這種方法和電化學腐蝕防護方法有點類似，都是使金屬介質與溶液或周圍的空氣直接處于隔離狀態(tài)，兩者不會直接接觸，也就避免了氧化還原反應的發(fā)生，主要通過在金屬設備表面全面涂抹油漆的方式來實現(xiàn)腐蝕防治，尤其是容易發(fā)生腐蝕的關鍵部位或應力腐蝕雙重破壞作用的部位，比如焊縫處、拐角處，都要保證表面涂層的質量。這種方法直接作用于金屬上，卻不會對金屬的性能或內部結構等造成改變，金屬結構原本的性能和強度也會保持一成不變，所以油漆只是起到防護層作用。這種方法作用效果顯著，成本較低，操作簡單，可重復操作，維修人員只需要注意做好設備的檢查工作，檢查油漆是否脫落或厚度變薄情況，一旦發(fā)生脫漆或防護層防護作用變弱情況，維修人員要立即進行二次刷漆。其二減少化工機械間的縫隙。化工機械間的縫隙會使機械結構整體性下降，縫隙處也容易成為各種問題入侵的切入點，這也是縫隙處腐蝕問題最為嚴重得原因，縫隙過大，對其進行焊接時，焊接質量也會難以得到保證，還會產(chǎn)生較大的焊接應力，該應力和腐蝕作用結合在一起，會使縫隙處的腐蝕效果更加顯著，最終受到影響的還是真?zhèn)€機械結構，所以一定要做好結構的設計工作，對各部分構件的尺寸規(guī)模進行規(guī)范要求，保證縫隙不會過大。此外化工機械設備在生產(chǎn)過程中，更要注意使其處于正常的生產(chǎn)環(huán)境中，使溫度和濕度都不會對其產(chǎn)生影響。如此化工機械設備正常運行時間才長。

4.對機械涂抹防腐材料

表面涂漆也屬于對機械涂抹防腐材料的一種措施，還可以采取其他的防腐材料來對機械表面易腐蝕的地方產(chǎn)生防護作用，主要通過隔離設備表面和腐蝕性介質來實現(xiàn)[5]。油脂以及酚醛樹脂都可以作為防腐材料，另外，在實際中，相關研究人員可對新型的防腐材料進行研究，使涂抹材料的防腐性能更強一些，可使用的時間能長一些，如此難檢查的或經(jīng)常浸泡在腐蝕性溶液中的金屬零件替換次數(shù)就會減少，也不會對化工生產(chǎn)效率造成影響。有些防腐涂料雖然防腐性能比較強，但本身也有一定的毒性，比如生漆，如果使用，還要保證該防腐材料并不會對操作人員的人身健康造成威脅。此外針對各種防腐涂料，在使用時，可具體情況，具體分析，比如酚醛樹脂，這種材料的防腐效果是一定的，如果要利用這些材料進行防腐，還要注意將其涂抹在腐蝕比較輕的金屬上，而對于其他腐蝕性比較嚴重的金屬，可綜合利用多種防腐涂料，選擇出兼容性比較強，不會對彼此的防腐性能產(chǎn)生影響的防腐涂料，將其涂抹在金屬上，防腐效果會比較好。

結語

化工機械腐蝕問題無疑是化工企業(yè)必須要重點考慮的問題，如果不能對企業(yè)腐蝕現(xiàn)象進行減輕或解決，企業(yè)面臨的不僅是生產(chǎn)效益得不到保證，還有生產(chǎn)成本會增加，化工原材料的生產(chǎn)質量更是不能得到保證。所以企業(yè)相關人員一定要重視起化工機械腐蝕問題來，更要重視防治措施和應急措施，使還未腐蝕的設備和正在遭受腐蝕的設備都得到妥善處理，盡可能使設備運行不會受到影響，所以腐蝕的原因及類型等都要成為相關人員重點掌握的內容。

參考文獻：

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[3]石國偉，高澤吉.提高化工機械防腐能力的探討[J].化工設計通訊，2017，43（09）：103

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[5]張揚，侯國棟.化工機械設備腐蝕原因分析及防腐措施[J].中國設備工程，2017（16）：125-126