化工設(shè)備防腐蝕的有效措施研究

王鈺博(廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000)

1 設(shè)備腐蝕的危險(xiǎn)性

工業(yè)中，制造機(jī)械設(shè)備的原材料主要是金屬。一般金屬暴露空氣中時(shí)間過久就易發(fā)生腐蝕，在化工產(chǎn)中，含有較多腐蝕物質(zhì)，如：酸性有機(jī)溶液、堿性有機(jī)溶液以及腐蝕氣體等各種腐蝕物質(zhì)。這些物質(zhì)與機(jī)械設(shè)備接觸，極易發(fā)生腐蝕，從而造成金屬的腐蝕，縮短機(jī)械設(shè)備的壽命，進(jìn)而縮短機(jī)械設(shè)備檢查周期，造成停機(jī)帶來的時(shí)間和維修費(fèi)用損失。另外，設(shè)備腐蝕中期，易出現(xiàn)滴漏、泄露現(xiàn)象，這樣一來造成材料的浪費(fèi)，產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，對環(huán)境造成一定的污染，對工人身體造成一定傷害。設(shè)備由于腐蝕的影響造成易燃物質(zhì)的泄露，容易發(fā)生爆炸引起火災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)的損失甚至危及生命[1-7]。

2 化工廠現(xiàn)有的防腐蝕措施

目前在化工廠中，主要采用：對耐腐蝕材料的開發(fā)，提高表面防腐蝕技術(shù)，緩沖腐蝕速度技術(shù)以及電化學(xué)保護(hù)的方法對設(shè)備進(jìn)行防腐蝕保護(hù)。

2.1 耐腐蝕材料的開發(fā)

在一般制造業(yè)中，通常選用含有普通碳素鋼材料的機(jī)械設(shè)備，因其性價(jià)比較高，故在制造業(yè)比較受歡迎。但是在化工廠中，這種材料的設(shè)備往往耐腐蝕性沒有在正常環(huán)境下高，因其抗腐蝕性一般，在腐蝕性物質(zhì)較多的環(huán)境下，機(jī)械設(shè)備腐蝕的速度加快。常用的碳素鋼中Q235號鋼，在酸堿性腐蝕物質(zhì)情況下腐蝕速度快到0.5mm/a甚至1.0mm/a，針對這種現(xiàn)象，企業(yè)一般采取涂漆的方式對設(shè)備進(jìn)行防腐，但是時(shí)間較長的情況下，漆膜易脫落從而引起設(shè)備與腐蝕物質(zhì)接觸時(shí)間較長，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低，故化工廠不應(yīng)該選用此類鋼材做的原材料。研究發(fā)現(xiàn)設(shè)備主要材料為普通低合金鋼的抗腐蝕性比較高，如：6MnCu、09MnCuPTi等。數(shù)據(jù)表明，低合金鋼材料制造的機(jī)械設(shè)備壽命相較于普通碳素鋼材料制造的設(shè)備壽命高出其兩到三倍，盡管這種類型材料價(jià)格比較高，但是從總體利益來看，經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。防腐材料的開發(fā)與研究是防腐技術(shù)的一項(xiàng)突破，其主要包含金屬材料、高分子材料以及無機(jī)非金屬材料。金屬和合金材料是結(jié)構(gòu)材料的主要元素，鋼鐵占主要地位，但是鋼的耐腐蝕性較弱。由有色金屬制成的高性能合金和材料的開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速，金屬和合金材料是結(jié)構(gòu)材料的主要元素，其中鋼占主要地位，但鋼的耐蝕性較弱。目前對較高性能的金屬和合金進(jìn)行開發(fā)，成效較高，應(yīng)用到實(shí)際工作中，一定情況下解決了工業(yè)中的部分腐蝕現(xiàn)象。含鉬高耐蝕合金以及鈦合金等。現(xiàn)在，耐腐蝕性非金屬材料在國內(nèi)外化學(xué)廠廣泛使用。非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性，可以通過硬化等手段補(bǔ)充機(jī)械特性。在幾個(gè)加工廠漸漸地被更換，現(xiàn)在，使用了耐腐蝕性塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、黑鉛、玻璃襯里、工程陶瓷等。

2.2 表面防腐蝕涂層

金屬表面防腐蝕技術(shù)在目前防腐蝕技術(shù)中占比較高，高達(dá)87%。對表面實(shí)施正確的防腐蝕技術(shù)是必不可缺少的方法，其可以延長設(shè)備壽命、降低維修成本以及改善設(shè)備管理。并且，采用表面實(shí)施正確的防腐蝕技術(shù)可以促使整體材料的耐腐蝕性提高。涂、襯以及鍍、滲等常用在化工和石油化工領(lǐng)域，其中，使用最廣泛的是涂與襯。

2.2.1 防腐涂料

開發(fā)防腐涂料一直是研究的主題，在化工領(lǐng)域，建筑物，構(gòu)筑物以及承裝物料裝置的內(nèi)外壁等。數(shù)據(jù)顯示，抗腐蝕涂層的大約75%的損壞是由基材表面處理不當(dāng)引起的，故應(yīng)對表面處理的質(zhì)量注意。目前在國際較受歡迎，比較有前途的材料有：富鋅、重腐蝕以及耐高溫、陶瓷性質(zhì)的涂料等等。

2.2.2 襯里技術(shù)

裝置襯里材料采用強(qiáng)度較高的結(jié)構(gòu)材料，如：鑄鐵、玻璃鋼以及低碳鋼等，襯里層選用耐腐蝕性較強(qiáng)的材料。襯里技術(shù)的分類大致為國外較為重視的緊襯和松襯等，襯里技術(shù)在化工設(shè)備和管道中應(yīng)用較為廣泛。

2.2.3 其他表面工程技術(shù)

對金屬表面鍍鉻、鍍鋅以及鍍鎳，以達(dá)到金屬防腐蝕效果的技術(shù)，被稱為電鍍。在化學(xué)工業(yè)設(shè)備制造領(lǐng)域被廣泛使用。鋅涂層的鈍化是非?；钴S的領(lǐng)域，在海洋大氣、工業(yè)大氣環(huán)境下，鋅涂層，可以顯著改善工作環(huán)境。無電解鍍是一種使用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進(jìn)行自我催化劑氧化還原反應(yīng)，在固體表面使金屬涂層沉積的一種成膜技術(shù)。與電鍍產(chǎn)品相比，無電解鎳合金和三元鎳合金的耐腐蝕性和選擇性優(yōu)良。它們是國內(nèi)外增長最快的表面處理方法之一。

考慮到環(huán)保要求，在最近10年，采用低鉻或非鉻的電鍍技術(shù)得到日益的重視。非電鍍技術(shù)也獲得更多的關(guān)注，包括有機(jī)硅樹脂、有機(jī)氟或其他樹脂在金屬表面防護(hù)的應(yīng)用等，豐富了這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。

噴涂是將火焰、等離子和弧焊相結(jié)合的技術(shù)。其效果是材料和產(chǎn)品中制造出金屬、合金、無機(jī)耐磨性表面層。化學(xué)熱處理方法，近十年來滲鋁、滲鉻已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防止化學(xué)機(jī)械腐蝕中。磷化已作為一種重要的涂層預(yù)處理工藝使用很多年，從過去至今，磷化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的提升。

2.3 電化學(xué)保護(hù)

電氣化學(xué)保護(hù)是一種利用外部電流改變金屬腐蝕電勢以減緩腐蝕速度的技術(shù)。電化學(xué)保護(hù)分為陰極、陽極兩種保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)作為一種既有效又實(shí)用的技術(shù)在化工領(lǐng)域尤為重視，應(yīng)用較為廣泛。

2.4 緩腐蝕劑

緩腐蝕劑顧名思義，就是一種可以在腐蝕性環(huán)境中，降低金屬腐蝕速率的濃度較低的物質(zhì)。該物質(zhì)既可以是單一化合物，也可以多種化合物的組合物。緩沖劑在化工產(chǎn)業(yè)中主要是降低工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕、化工廠機(jī)械設(shè)備腐蝕以及管道和鍋爐等化學(xué)清潔過程中的腐蝕。在制造工藝過程中也會有少量的應(yīng)用。在用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的緩腐蝕劑工業(yè)生產(chǎn)中，需使用大量的工業(yè)冷卻水，并且在曝氣期間大量氧氣溶解其中，從而加重腐蝕。同時(shí)，腐蝕造成了水質(zhì)變化，水質(zhì)出現(xiàn)污濁，導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)，使用為了防止腐蝕的腐蝕抑制劑，防止設(shè)備腐蝕。物理、化學(xué)清洗設(shè)備，如化學(xué)清洗設(shè)備、管道、鍋爐等腐蝕抑制劑，其表面有污垢(比例、生銹比例、油比例和生物比例尺等)。通過化學(xué)方法將這些污垢恢復(fù)到原來的表面狀態(tài)的工程叫作化學(xué)洗滌。

3 結(jié)語

綜上所述，化工機(jī)械設(shè)備作為化工產(chǎn)業(yè)不可或缺的必備器材，對化工機(jī)械設(shè)備的防腐保護(hù)是重中之重，在化工生產(chǎn)領(lǐng)域越來越受廣泛關(guān)注。故提高化工機(jī)械設(shè)備耐腐蝕性，盡可能延長設(shè)備的壽命，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，是化工產(chǎn)業(yè)較為關(guān)注的問題。