化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防范措施初探

楊勝義

摘 ? 要：化工機(jī)械設(shè)備主要是由金屬構(gòu)件組成的，所處運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行難免會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，輕則導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備故障，重則導(dǎo)致安全事故。對(duì)于這一問(wèn)題，只能采取有效的防范措施，盡可能地減少化工機(jī)械設(shè)備腐蝕問(wèn)題。就此展開(kāi)了討論，結(jié)合實(shí)際詳細(xì)分析了化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的類(lèi)型及其形成原因，就如何防范化工機(jī)械腐蝕提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械設(shè)備;腐蝕原因;防范措施

機(jī)械設(shè)備是化工生產(chǎn)的重要組成部分，不僅可以提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)產(chǎn)能，還能節(jié)約勞動(dòng)力，減少生產(chǎn)成本。但是，化工機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，導(dǎo)致化工生產(chǎn)效率下降。所以，化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視這一現(xiàn)象，并從實(shí)際生產(chǎn)入手制定一系列的防范措施，降低化工機(jī)械設(shè)備腐蝕對(duì)化工生產(chǎn)的影響，從而促進(jìn)化工生產(chǎn)效率的提升。

1 ? ?化工機(jī)械設(shè)備腐蝕類(lèi)型

1.1 ?化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是最常見(jiàn)的腐蝕現(xiàn)象?；C(jī)械設(shè)備產(chǎn)生化學(xué)腐蝕的主要原因是化工生產(chǎn)需要各種各樣的化學(xué)試劑，化工機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期與化學(xué)藥劑接觸，難免會(huì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備金屬構(gòu)件出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。若是再受到外界溫度、濕度的催化，化工機(jī)械設(shè)備的化學(xué)腐蝕現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。

1.2 ?電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕是指金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸，并在電極的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。尤其是在潮濕的環(huán)境下，化工機(jī)械設(shè)備更容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕[1]。

1.3 ?其他腐蝕

不同化工機(jī)械設(shè)備的組成、屬性都是不相同的。因此，所產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象也不相同。如物理腐蝕，即材料出現(xiàn)單純的物理破壞問(wèn)題，通常多是由溶解、滲透等造成的。另外，污水、化工機(jī)械設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)等也會(huì)導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。

2 ? ?化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕原因分析

2.1 ?內(nèi)在原因

具體來(lái)說(shuō)分為3種：（1）化工機(jī)械設(shè)備自身的防腐蝕能力比較弱。眾所周知，化工機(jī)械設(shè)備是由金屬構(gòu)件組成的，晶粒密度越大的金屬，防腐蝕能力越強(qiáng)，組成的化工機(jī)械設(shè)備防腐能力也會(huì)越強(qiáng)。反之，越弱。（2）由于設(shè)計(jì)原因?qū)е禄C(jī)械設(shè)備防腐能力下降。就目前來(lái)說(shuō)，化工機(jī)械設(shè)備局部腐蝕現(xiàn)象最為嚴(yán)重，主要，是因?yàn)榛C(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)易沉積溶液及雜質(zhì)。（3）化工機(jī)械設(shè)備零部件表面過(guò)于粗糙，更容易受到各種因素的影響，出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。

2.2 ?外在原因

造成化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的外在原因包括：（1）介質(zhì)腐蝕性的影響。在化工生產(chǎn)中存在許多能夠?qū)е聶C(jī)械設(shè)備腐蝕的介質(zhì)。介質(zhì)的濃度、成分不同，導(dǎo)致的腐蝕程度、情況也不相同。以硫酸為例，硫酸是化工生產(chǎn)必不可少的原材料，但是硫酸具有很強(qiáng)的腐蝕性，尤其是濃硫酸，不僅腐蝕性極強(qiáng)，還具有較強(qiáng)的氧化能力，即便是一些耐腐蝕的材料，在濃硫酸溶液中也會(huì)很快被腐蝕。（2）腐蝕性介質(zhì)的流速也會(huì)造成化工機(jī)械設(shè)備腐蝕。無(wú)論是腐蝕液體還是氣體，其流速快慢會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備造成不同程度的腐蝕。流速越高，化工機(jī)械設(shè)備腐蝕越嚴(yán)重。（3）溫度對(duì)化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的影響。在溫度的催化下，一些腐蝕性不強(qiáng)的介質(zhì)可能產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕能力。（4）外界環(huán)境包含的氧、酸、堿、水分等均有可能導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題[2]。

3 ? ?防范化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的措施

3.1 ?科學(xué)選材

避免化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的根本方法就是結(jié)合化工生產(chǎn)實(shí)際腐蝕環(huán)境選擇合適的材料。在這之前，除卻了解腐蝕環(huán)境外，還要了解以下內(nèi)容：第一，化工機(jī)械設(shè)備所處的溫度、壓力、濕度環(huán)境狀況;第二，材料的力學(xué)、物理、化學(xué)性質(zhì);第三，加工工藝，如熱處理、焊接、冷彎的工藝性能;第四，設(shè)備結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)條件，盡可能地選擇比較經(jīng)濟(jì)且使用性能佳、使用壽命長(zhǎng)的材料;第五，充分依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備材料，如在選擇壓力容器材料時(shí)，需充分考慮《鋼制壓力容器》《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等的要求。

現(xiàn)如今，比較常用的耐腐蝕材料有高分子材料、玻璃鋼、工程陶瓷、耐蝕塑料等。高分子材料有環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、含鹵素高分子材料等，其中，含鹵素高分子材料是指含氯、含氟的材料。常見(jiàn)的含氯材料有PVC、氯磺化聚乙烯等，多用來(lái)制作化工容器、管道、貯罐等機(jī)械設(shè)備。含氟的材料有聚三氟氯乙烯等，多用于防腐墊片、導(dǎo)管等制作。玻璃鋼材料主要指以玻璃纖維與其他材料合成的增強(qiáng)塑料，如環(huán)氧玻璃鋼、聚酯玻璃鋼、酚醛玻璃鋼等。在貯槽、管道、輸送泵的設(shè)備制作中都可以應(yīng)用玻璃鋼材料。工程陶瓷是一種新型材料，具有耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，如氮化硅陶瓷、氧化物陶瓷等。耐蝕塑料有PTFE、PPS、PVDF等?；て髽I(yè)在具體選擇時(shí)，可充分考慮上述條件，科學(xué)選擇耐腐蝕材料，提升化工機(jī)械設(shè)備的耐腐蝕能力?？傊?，通過(guò)科學(xué)選擇機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)組成材料，可以進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)備自身的防腐能力。

3.2 ?優(yōu)化機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在化工機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)中，需注意以下問(wèn)題：（1）盡量減少結(jié)構(gòu)縫隙、死角。因?yàn)榭p隙、死角很容易堆積溶液、固體物質(zhì)，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。（2）盡量保持液體溫度的均勻化，以免液體局部溫度過(guò)高或過(guò)低，造成電位差，進(jìn)而引發(fā)機(jī)械設(shè)備腐蝕。（3）盡量保證液體流速均勻，以免液體斷面變化過(guò)大，導(dǎo)致液體質(zhì)量濃度不均勻。另外，若流速不均勻，還可能造成下沖蝕、孔蝕現(xiàn)象。尤其是在管道、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，最容易出現(xiàn)這些問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。（4）盡量簡(jiǎn)化機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)，以免形狀過(guò)于復(fù)雜。（5）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需充分考慮機(jī)械設(shè)備施工工藝，盡可能地采用連續(xù)性焊接工藝，以免出現(xiàn)應(yīng)力集中、焊接缺陷等問(wèn)題，如咬邊、焊瘤等很有可能導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。咬邊問(wèn)題還會(huì)引發(fā)應(yīng)力集中問(wèn)題，導(dǎo)致凹陷邊出現(xiàn)夾縫，使機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。（6）優(yōu)化強(qiáng)度設(shè)計(jì)?；C(jī)械設(shè)備處于高腐蝕、高溫等環(huán)境下，難免會(huì)出現(xiàn)腐蝕及性能下降的問(wèn)題，所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還需充分考慮化工機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，確保其強(qiáng)度能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。另外，還可提前設(shè)計(jì)腐蝕余量，即在考慮機(jī)械設(shè)備使用壽命的基礎(chǔ)上，提前增加壁厚，該值的大小主要取決于腐蝕介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕速率、設(shè)備材料特性。需要注意的是，腐蝕余量的設(shè)計(jì)是針對(duì)化工機(jī)械設(shè)備均勻腐蝕的，對(duì)于點(diǎn)狀腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕等并沒(méi)有意義。（7）優(yōu)化機(jī)械設(shè)備表面涂層工藝。這是一種非常有效的防腐方法。在防腐涂層設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選擇防銹漆，從而隔離金屬構(gòu)件與腐蝕介質(zhì)，同時(shí)，在死角、縫隙處涂抹防腐劑，要合理控制其涂抹質(zhì)量，保證通過(guò)涂抹防腐劑既能達(dá)到提升化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力，也能保證涂層不會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。就實(shí)際來(lái)看，常用的有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，還需充分考慮防腐涂層應(yīng)用對(duì)象的材質(zhì)、形狀、使用環(huán)境等因素，進(jìn)一步加強(qiáng)涂層工藝的管控?？傊ㄟ^(guò)合理優(yōu)化機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效提升化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的防范效果。

3.3 ?“一脫四注”防腐技術(shù)的應(yīng)用

“一脫四注”是常用的防腐措施，能有效提升化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力。目前，這種方法被廣泛應(yīng)用到了煉油化工行業(yè)中。從原理上來(lái)說(shuō)，這種工藝能有效緩解含鹽及氯化物對(duì)機(jī)械設(shè)備的腐蝕，所以，還可將其應(yīng)用到石油化工等其他領(lǐng)域中。

“一脫四注”是指原油脫鹽、注堿、注氨、注堿性水、注緩蝕劑。其中，原油脫鹽是指減少原油的鹽酸含量，進(jìn)而減少氯化氫生成量，達(dá)到緩解腐蝕的目的。因?yàn)樵椭猩倭康柠}進(jìn)入水中后會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成氯化氫氣體，進(jìn)而形成以氯化氫、硫化氫、水為主的腐蝕介質(zhì)。這種腐蝕介質(zhì)對(duì)冷凝系統(tǒng)、塔盤(pán)的腐蝕危害最為嚴(yán)重?！八淖ⅰ笔且环N防腐工藝，在實(shí)際應(yīng)用中多進(jìn)行一體化的操作，從而進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)備的防腐蝕能力。其中，“注堿”是指向原油中注入堿，從而使原油中氯化鎂轉(zhuǎn)化為氯化鈉。由于氯化鈉的可溶性比較好，所以它不會(huì)發(fā)生水解、生成氯化氫氣體，這樣就可以有效防止化工機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象?！白薄笔侵冈谕瓿伞白A”工藝后，繼續(xù)向其中加入氨，從而使氨與氯化氫反應(yīng)生成氯化銨，這樣就能減少氯化氫含量，緩解化工設(shè)備腐蝕問(wèn)題?！白A性水”是指向包含氯化銨的溶液注入堿性水，使其與氯化銨反應(yīng)，從而達(dá)到溶解氯化銨、防治氯化銨堵塞設(shè)備的目的?！白⒕徫g劑”是指其中注入可形成膜的有機(jī)胺類(lèi)化合物，從而使其吸附在金屬表面，形成保護(hù)膜，達(dá)到防治機(jī)械設(shè)備腐蝕的目的?？傊?，這一工藝能消除化工生產(chǎn)中包含的含鹽及氯化物，提升機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕能力。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

化工機(jī)械設(shè)備防腐工作對(duì)化工生產(chǎn)非常重要，化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)高度重視機(jī)械設(shè)備防腐工作，并從機(jī)械設(shè)備腐蝕原因入手，靈活采用優(yōu)化機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、科學(xué)選擇設(shè)備結(jié)構(gòu)材料等防腐措施。

[參考文獻(xiàn)]

[1]魏者聰，高 ?陽(yáng)，王長(zhǎng)紅，等.化工機(jī)械設(shè)備電化學(xué)腐蝕與防護(hù)方法研究[EB/OL].（2019-11-10）[2020-02-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/42.1183.TQ.20191107.1511.058.html.

[2]林海波，盧艷芳，蔡 ?浪，等.化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及防腐方法分析[J].化工管理，2018（5）：193-194.