化工設(shè)備的防腐問(wèn)題與防護(hù)措施

張曉英(內(nèi)蒙古工大華遠(yuǎn)工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

0 引言

相較于其他類(lèi)型設(shè)備，化工設(shè)備具有零部件復(fù)雜及運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)周期漫長(zhǎng)等特點(diǎn)，而忽略其防腐防護(hù)環(huán)節(jié)則可能埋下生產(chǎn)安全隱患，嚴(yán)重威脅企業(yè)職工及周?chē)嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全，造成不可預(yù)估的損失[1]。同時(shí)，受化工設(shè)備自身特殊性的影響，即設(shè)備緊密型要求較高，往往集中排放有毒有害氣體，不可避免出現(xiàn)設(shè)備腐蝕的問(wèn)題，例如：輕者腐蝕問(wèn)題會(huì)破壞設(shè)備外在美觀性，重者腐蝕問(wèn)題則縮短設(shè)備使用年限，導(dǎo)致爆炸事故，影響企業(yè)正常生產(chǎn)。

1 化工設(shè)備腐蝕問(wèn)題產(chǎn)生的原因及常見(jiàn)類(lèi)型

1.1 產(chǎn)生原因

化工設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)期間不可避免需要接觸各種有毒有害物質(zhì)，而受物理或化學(xué)作用的影響極易出現(xiàn)設(shè)備自身過(guò)度消耗的情況，以至于引發(fā)腐蝕問(wèn)題。通常情況下，絕大多數(shù)化工設(shè)備普遍由金屬材料制作而成，存在被氧化或被腐蝕的可能性，尤其是化工生產(chǎn)期間所使用的溶液自身具有濃度高且腐蝕性強(qiáng)，大大增加化工設(shè)備的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，例如：具體生產(chǎn)期間化工設(shè)備外殼腐蝕現(xiàn)象相對(duì)嚴(yán)重[2]。即便化工設(shè)備外殼腐蝕現(xiàn)象短期內(nèi)不影響企業(yè)正常生產(chǎn)，但是存在擴(kuò)大腐蝕范圍及波及內(nèi)部零部件的可能性，一旦內(nèi)部零部件出現(xiàn)腐蝕情況則直接影響設(shè)備生產(chǎn)安全性，甚至大大加快其腐蝕速度，不利于企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

外在因素是造成化工設(shè)備出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的重要原因。與其他類(lèi)型設(shè)備相比，化工設(shè)備往往遭受兩種外界因素侵?jǐn)_出現(xiàn)腐蝕情況，例如：以環(huán)境因素為例，具體生產(chǎn)期間化工設(shè)備不可避免需要接觸酸堿等腐蝕性物質(zhì)，而化工設(shè)備長(zhǎng)期接觸腐蝕性物質(zhì)則大大增加其腐蝕發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，甚至加劇腐蝕現(xiàn)狀；以內(nèi)部氣態(tài)或液態(tài)物質(zhì)流動(dòng)速度為例，其流動(dòng)速度越快設(shè)備所遭受的腐蝕性強(qiáng)度越大，以至于縮短化工設(shè)備的使用年限[3]。同時(shí)，有研究資料顯示，化工設(shè)備所接觸的有害物質(zhì)類(lèi)型相對(duì)豐富，包括氫氧化物、二氧化碳及硫化物等，并且生產(chǎn)環(huán)境中高溫潮濕等因素能加劇有害物質(zhì)與設(shè)備金屬發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，以至于出現(xiàn)腐蝕情況。

1.2 常見(jiàn)類(lèi)型

按腐蝕類(lèi)型，化工設(shè)備的常見(jiàn)腐蝕問(wèn)題可劃分為局部腐蝕及均衡腐蝕2種類(lèi)型[4]。其中，局部腐蝕是化工設(shè)備最為常見(jiàn)且最為嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，具有危險(xiǎn)性大及腐蝕位置隱蔽性強(qiáng)等鮮明特點(diǎn)，往往無(wú)法輕易被檢修人員所發(fā)現(xiàn)，以至于腐蝕面積逐漸擴(kuò)大，對(duì)化工設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成極其深遠(yuǎn)的不利影響，甚至存在引發(fā)重大安全事故的可能性；均衡腐蝕的發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于局部腐蝕，深受外在因素的影響，促使其腐蝕狀態(tài)呈現(xiàn)出線性特點(diǎn)，例如：化工設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間受腐蝕氣體包裹的影響，造成設(shè)備中各個(gè)零部件出現(xiàn)均勻腐蝕的情況，并且均衡腐蝕普遍發(fā)生于設(shè)備表面，其清理難度相對(duì)較低。

在化工設(shè)備腐蝕中，常見(jiàn)的腐蝕主要包括三種：一是化學(xué)腐蝕；二是物理腐蝕；三是電化學(xué)腐蝕。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)原料當(dāng)中往往會(huì)涉及到大量的鹵化物和硫化物等有害物質(zhì)，外加現(xiàn)代化工生產(chǎn)主要在高溫環(huán)境下進(jìn)行，使得其在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。

(1)化學(xué)腐蝕?；ぴO(shè)備產(chǎn)生化學(xué)腐蝕的原因在于高溫生產(chǎn)環(huán)境下，化工設(shè)備表面結(jié)構(gòu)的材質(zhì)接觸到鹵化物和硫化物等有害物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生新氧化物，這類(lèi)新產(chǎn)生的氧化物會(huì)對(duì)化工設(shè)備的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重地破壞，促使其在后續(xù)生產(chǎn)中產(chǎn)生腐蝕問(wèn)題?；瘜W(xué)腐蝕反應(yīng)的特點(diǎn)在于化工設(shè)備表層結(jié)構(gòu)中的金屬原子與非電解質(zhì)溶液中的氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在此過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生電流，單純地破壞了化工設(shè)備表層的金屬結(jié)構(gòu)。

(2)物理腐蝕。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，化工設(shè)備發(fā)生的物理腐蝕主要原因在于物理溶解破壞化工設(shè)備的金屬構(gòu)造，使得化工設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。大量金屬在液態(tài)、熔堿、高溫熔鹽中會(huì)發(fā)生物理腐蝕，且在物理腐蝕過(guò)程中不會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕，而是在液態(tài)金屬中發(fā)生的物理現(xiàn)象。通常而言，物理腐蝕問(wèn)題廣泛發(fā)生在部分特殊設(shè)備當(dāng)中，如用于盛放熔融鋅的鋼容器，在鐵被液態(tài)鋅溶解之后，會(huì)使鋼容器發(fā)生較為嚴(yán)重的物理腐蝕。

(3)電化學(xué)腐蝕?；ぴO(shè)備發(fā)生電化學(xué)腐蝕往往是在潮濕環(huán)境下，且設(shè)備金屬表面成分不一致的情況下，因化工設(shè)備接觸電解質(zhì)溶液，使得化工設(shè)備內(nèi)部會(huì)形成電解池，在發(fā)生電極反應(yīng)之后而引發(fā)化工設(shè)備出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕。

2 化工設(shè)備的防腐措施

化工設(shè)備是一套處理原材料發(fā)現(xiàn)相互反應(yīng)實(shí)現(xiàn)有效分離的承載性設(shè)備，而化工設(shè)備腐蝕問(wèn)題指設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間接觸大量有害物質(zhì)遭受物理作用或化學(xué)作用出現(xiàn)自身消耗的現(xiàn)象。

2.1 選擇新型材料

目前，我國(guó)化工企業(yè)所使用的化工設(shè)備普遍由常規(guī)碳素鋼制作而成，具有加工工藝簡(jiǎn)便及造價(jià)低廉等特點(diǎn)。受化工行業(yè)需要長(zhǎng)期接觸強(qiáng)堿或強(qiáng)酸等高濃度腐蝕性介質(zhì)的影響，碳素鋼所制作而成的化工設(shè)備無(wú)法滿足高濃度腐蝕性介質(zhì)的接觸要求，可能出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的問(wèn)題，甚至削弱其總體防腐性能。例如：以Q235型碳素鋼為例，靜置于酸性介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)材料以1mm/min 速度發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及物理反應(yīng)。即便部分化工企業(yè)主張于化工設(shè)備表面涂抹防護(hù)層，能取得一定程度的防腐蝕效果，但是仍存在著較多問(wèn)題亟待解決，例如：防護(hù)層脫落后金屬材料完全暴露于空氣及介質(zhì)之中，大大增加其成本投入。

在實(shí)際防護(hù)的過(guò)程中，相關(guān)化工企業(yè)秉持實(shí)事求是的工作原則，結(jié)合企業(yè)自身情況及發(fā)展方向，綜合考慮總體成本投入，盡量選擇新型材料替換常規(guī)碳素鋼，將碳素鋼排除于化工設(shè)備生產(chǎn)制作材料的范疇，例如：以普通低合金鋼為例，能明顯增強(qiáng)化工設(shè)備的防腐能力。同時(shí)，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，低合金鋼材料所制作而成的化工設(shè)備使用年限高出碳素鋼所制作而成的化工設(shè)備2～3倍[5]。即便普通低合金鋼的造價(jià)相對(duì)高昂，但是不同程度上延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限，能優(yōu)化或簡(jiǎn)化設(shè)備后期維護(hù)保養(yǎng)的流程及環(huán)節(jié)，為企業(yè)謀求更多的經(jīng)濟(jì)效益，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳素鋼的總體效益。

2.2 改變結(jié)構(gòu)工藝

結(jié)構(gòu)工藝的設(shè)計(jì)水平是影響化工設(shè)備防腐能力的關(guān)鍵性因素，換而言之結(jié)構(gòu)工藝的設(shè)計(jì)水平越高則化工設(shè)備防腐能力越強(qiáng)。因此在實(shí)際防護(hù)的過(guò)程中，相關(guān)化工企業(yè)必須加大對(duì)于防腐設(shè)計(jì)的重視程度，以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn)靈活運(yùn)用簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)原理，盡量控制凹槽的數(shù)量，避免出現(xiàn)凹槽累積大量腐蝕液體的問(wèn)題，反而大大加劇化工設(shè)備的腐蝕狀況[6]。同時(shí)，秉持行業(yè)公認(rèn)的化工設(shè)備防腐設(shè)計(jì)原則，選擇相同的材料制作化工設(shè)備，有助于消除不同類(lèi)型材料所產(chǎn)生的應(yīng)力差。此外，以保持簡(jiǎn)潔的設(shè)備設(shè)計(jì)造型為前提條件，不得出現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜的外在形態(tài)，控制接口縫隙大小，預(yù)防出現(xiàn)全新的劃痕，尤其是嚴(yán)格把控人為焊接流程。

2.3 豐富處理手段

由于表面涂層是最為常見(jiàn)的化工設(shè)備防腐手段，客觀上要求相關(guān)技術(shù)人員盡量選擇質(zhì)地優(yōu)良且價(jià)格公道的涂料，完全隔絕腐蝕介質(zhì)及金屬物質(zhì)，尤其是死角及轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行仔細(xì)涂抹，從根源上認(rèn)識(shí)到涂層無(wú)法徹底改變化工設(shè)備的強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)，僅具備隔離隔絕的作用，并且挑選涂料時(shí)綜合考慮化工設(shè)備的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，不得脫離化工企業(yè)車(chē)間內(nèi)部環(huán)境及地區(qū)氣候條件等因素的影響[7]。同時(shí)，按方法類(lèi)型，電化學(xué)控制可劃分為犧牲陽(yáng)極及外加電流2種方法。其中，外加電流指將化工設(shè)備接于電源負(fù)極且廢鋼廢鐵接于電源正極，以至于形成犧牲陽(yáng)極保護(hù)化工設(shè)備金屬材料。

2.4 重視日常維護(hù)和提升作業(yè)人員的技能水平

在實(shí)際養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，相關(guān)化工企業(yè)必須加大對(duì)于化工設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)的重視程度，將日常維護(hù)保養(yǎng)視為延長(zhǎng)化工設(shè)備使用年限的唯一途徑及有力舉措，立足于化工企業(yè)自身生產(chǎn)目標(biāo)及設(shè)備運(yùn)行狀況，制定切實(shí)可行的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)防腐防護(hù)方案，充分發(fā)揮其主動(dòng)性的作用，大大提高總體防腐效果[8]。同時(shí)，日常管理期間交由專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員定期或不定期組織化工設(shè)備檢查工作，評(píng)估化工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，真正意義上做到監(jiān)督其運(yùn)作情況，便于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，采取相應(yīng)的處理措施。此外，針對(duì)腐蝕現(xiàn)象相對(duì)嚴(yán)重的零部件則建議其及時(shí)更換，預(yù)防出現(xiàn)大面積腐蝕的問(wèn)題。

化工設(shè)備的防腐蝕工作的主體是化工人員，其專(zhuān)業(yè)能力直接影響化工設(shè)備防腐工作質(zhì)量，與化工生產(chǎn)安全進(jìn)行息息相關(guān)。與此同時(shí)，由于化工生產(chǎn)過(guò)程中，化工設(shè)備會(huì)因多種因素而發(fā)生不同類(lèi)型的腐蝕，使得化工安全生產(chǎn)受到負(fù)面影響。在此情況下，化工設(shè)備防腐蝕工作對(duì)化工人員提出了更高的要求，集中體現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)技能、工藝熟練程度等。因此，為了更好地做好化工設(shè)備的防腐蝕工作，化工企業(yè)要對(duì)參與化工設(shè)備防腐人員定期開(kāi)展系統(tǒng)的、專(zhuān)業(yè)的防腐蝕工作技能培訓(xùn)，有效提升防腐工作人員的專(zhuān)業(yè)技能水平，以此保障化工設(shè)備防腐處理工作的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠高質(zhì)高效完成。

3 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)化工企業(yè)必須秉持具體問(wèn)題具體分析的工作原則，以腐蝕產(chǎn)生機(jī)理為依據(jù)進(jìn)行全方位分析，持續(xù)優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、防腐設(shè)計(jì)工藝及防腐管理模式，積極總結(jié)化工設(shè)備防腐的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以達(dá)到健全完善化工設(shè)備腐蝕管理流程的目標(biāo)，做到以具體問(wèn)題為切入點(diǎn)，增強(qiáng)企業(yè)的化工設(shè)備防腐管理能力。

總之，做好化工企業(yè)化工設(shè)備防腐防護(hù)工作能消除影響日常生產(chǎn)安全性的風(fēng)險(xiǎn)因素，最大程度上延長(zhǎng)設(shè)備使用年限，有助于控制總體成本投入，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。