化工機械設(shè)備的腐蝕原因及防腐措施

喬 鵬

(山西焦煤運城鹽化集團有限責(zé)任公司，山西 運城 044000)

化工機械設(shè)備腐蝕是指由于自然介質(zhì)的影響，設(shè)備在形狀、大小等方面發(fā)生變化，從而導(dǎo)致設(shè)備受到破壞，最終造成設(shè)備的損失。因此，在生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格控制材料的選擇和生產(chǎn)，不僅能提高化工機械設(shè)備的防腐性，還有助于延長化工機械設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利益。

1 化工機械設(shè)備腐蝕原因

1.1 設(shè)備本身原因

1)不同的機械裝置材料結(jié)構(gòu)，對各種介質(zhì)的抗腐蝕能力也不同。致密金屬的結(jié)構(gòu)要比粗糙金屬的結(jié)構(gòu)耐腐蝕得多。例如：在同一條件下，鋼制成的設(shè)備要比用鐵造成的設(shè)備更耐腐蝕。

2)機械設(shè)備突出的部位及其結(jié)構(gòu)連接處容易受到腐蝕。例如：設(shè)備靠口、死角、縫隙金屬腐蝕的速度比同一部位更快，腐蝕的速度也比其他設(shè)備快。

3)設(shè)備的表面越粗，腐蝕速度也越快，相反的表面更光滑，有氧化膜保護的腐蝕速度也更慢。

4)裝置結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，腐蝕的速度也就越快。當(dāng)機械裝置的設(shè)計太過復(fù)雜時，出現(xiàn)問題的可能性也會大增。例如，從積塵、積液、設(shè)備應(yīng)力等角度來看，更容易引起設(shè)備局部腐蝕[1]。

1.2 生產(chǎn)環(huán)境的原因

1)化工生產(chǎn)環(huán)境通常是腐蝕的介質(zhì)，機械設(shè)備在空氣中暴露腐蝕的速度將加快，如酸、堿、鹽類、介質(zhì)種類、pH值和氧含量都是造成設(shè)備腐蝕的主要原因。

2)化工生產(chǎn)時，介質(zhì)溫度不斷上升，相對壓力也在不斷增加，因此，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的情況可以看到，隨著溫度的升高，腐蝕速率增加了1～3倍。同時，隨著溫度升高，接觸面也擴大，設(shè)備腐蝕的速度也相應(yīng)增加。

2 化工機械設(shè)備的防腐措施

2.1 選用合適的制造材料

每年化工裝備都會因腐蝕而報廢，不僅造成企業(yè)巨大經(jīng)濟損失，而且還會造成資源浪費和污染。因此，在化工機械設(shè)備生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)格檢查設(shè)備制造材料，以防止化工設(shè)備的腐蝕，在條件允許范圍內(nèi)，如果我們可以找到無污染的塑料，并且能夠滿足生產(chǎn)計劃，那么就不必選擇金屬材料，但是如果必須選擇金屬材料，那么就必須根據(jù)金屬材料的使用年限、適應(yīng)環(huán)境等方面選擇適合使用的材料。此外，雖然我們認為選擇材料原則是以企業(yè)最終的利潤為基礎(chǔ)，但在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求的需求下，我們還應(yīng)綜合考慮環(huán)境作用和設(shè)備的使用壽命。

通常在選購機械設(shè)備材料的時候，大多數(shù)是碳素鋼，這種材料的價格低，采購方便，而且易加工。在普通情況下，腐蝕不會對其造成危害，但在化工工業(yè)高濃度腐蝕介質(zhì)下，由于它的耐腐蝕能力較差，很容易發(fā)生腐蝕。例如，常用的Q235鋼，在酸氣和煙霧介質(zhì)中腐蝕的速度在0.5 mm～1.2 mm以上，雖然企業(yè)經(jīng)常進行防腐漆，但只要涂膜被劃傷或部分脫落，就會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，進而不斷擴大，使用壽命極大降低，因此化工企業(yè)一般不選擇這類鋼料作為化工材料，而是選用16 MuCu、09 MuCuPTi等抗腐蝕強的普通低合金鋼[2]。

2.2 結(jié)構(gòu)與工藝

由于幾何形狀上的復(fù)雜設(shè)計，機械應(yīng)力、積液、熱應(yīng)力、積塵和金屬表面膜的損壞，都會引起局部氧化、縫隙、應(yīng)力腐蝕等。因此，為了保證化工設(shè)備的質(zhì)量，應(yīng)從腐蝕角度對其結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計進行綜合考慮。要求如下：

(1)設(shè)計形狀應(yīng)盡量簡潔。(2)防止建筑表面的破損和痕跡。(3)在選擇構(gòu)件時應(yīng)盡可能采用相同的材料，因為不同材料很容易發(fā)生電偶腐蝕，如機座、主機等。(4)最大限度地減少空間的縫隙。(5)選擇好的防銹漆和合適的結(jié)構(gòu)方式，使腐蝕介質(zhì)與構(gòu)件保持完全隔離，進而達到防腐的效果。特別是焊接之間的漆面，合理地涂漆結(jié)構(gòu)(例如兩個型材的連接部分應(yīng)采取背靠式等)，可以使每一個部分都能方便地涂漆。(6)為防止化工設(shè)備滯留的殘存水，在構(gòu)件設(shè)計中應(yīng)避免置于上方的容器形凹處，如果無法避免這類情況的發(fā)生，應(yīng)在設(shè)計中建立排水孔。(7)為避免焊接時內(nèi)應(yīng)力集中，采用連續(xù)焊、間接焊等方法，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。(8)防止縫隙腐蝕，在設(shè)計結(jié)構(gòu)連接時應(yīng)合理，常見兩種相連形式：搭接與對接，搭接頭應(yīng)盡量不使用鉚連接，因為鉚連頭夾縫中含有液體及灰塵，容易引起縫隙腐蝕。因此采用焊接接頭比較合適。焊接應(yīng)采用雙邊連續(xù)填角焊，這樣的搭接面完全封閉，不容易腐蝕。如果使用單面焊接，搭接表面出現(xiàn)空隙，則會造成縫隙腐蝕、電偶腐蝕等。因此，不推薦大家采用此類的方法。而對于焊接頭的連續(xù)焊接，應(yīng)盡量采用雙面連續(xù)對接進行焊接，以有效防止焊接縫隙發(fā)生腐蝕[3]。

3 其他腐蝕的防護措施

3.1 增加了機械裝置上的金屬護層

通常機械設(shè)備表面會涂抹和噴鍍一種比較耐腐蝕的金屬或非金屬材料，還可對金屬進行氧化和磷化，使設(shè)備表面的金屬與介質(zhì)保持隔離，從而降低金屬腐蝕。保護層是有效防護的措施，除了使金屬表面形成一層密封的物質(zhì)，而且還能使介質(zhì)與金屬材料有效地隔離，從而避免發(fā)生腐蝕。因此，在機械裝置上增加一層保護膜，可以使設(shè)備表面的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕大大減少。最常用的是金屬護層方法，主要用于在金屬表面噴鍍或電鍍，然后在金屬表面涂抹致密的合金或金屬。金屬噴鍍是在高溫下將金屬熔化，用壓縮空氣噴出熔化金屬的霧狀粒子，噴到基體表面預(yù)先處理。形成金屬鍍層。采用這種方法所得到的金屬鍍層相對堅固，可起到良好的保護效果。

3.2 緩蝕劑的使用

緩蝕劑是一種能夠有效地降低金屬在高濃度下的腐蝕。目前，緩蝕劑主要應(yīng)用于設(shè)備、過濾、管道化學(xué)清理和冷卻水系統(tǒng)防腐蝕的過程，這種防腐蝕措施不僅可以極大地提高設(shè)備的抗腐蝕能力，而且具有較高的經(jīng)濟和社會利益，因此也能起到較好的保護作用。

3.3 環(huán)境防腐處理

環(huán)境防腐是指在不影響設(shè)備的使用情況下，通過改變工藝環(huán)境的條件，減少對設(shè)備腐蝕的影響。主要的內(nèi)容如下：(1)在環(huán)境中去除腐蝕的介質(zhì)。如去除環(huán)境中腐蝕物質(zhì)的水、氧和其它有害成分，可采用去氧劑除除氧、除濕等措施，確保裝置的金屬露點、有效地控制設(shè)備內(nèi)的水份等。(2)在材料表面加鍍或防腐劑，如硫基笨、硫酸鹽、亞硝酸等防腐劑。需要注意的是，在使用時應(yīng)嚴(yán)格控制試劑濃度。

4 陰極保護和陽極保護法

陰極保護是將金屬材料用作腐蝕電池的一種陰極，使其不受腐蝕。主要的措施是用犧牲的陽極保護法來將比較活剝的金屬或其合金連接到需要保護的金屬之間，從而產(chǎn)生原電池。一般情況下，使用活性金屬時，會腐蝕電池正極，而被保護的金屬則作為一個陰極來達到保護。對于容易鈍化的液體和金屬構(gòu)成的腐蝕系統(tǒng)，可采用陽極電流外部進行處理，通過鈍化陽極使需保護設(shè)備減少腐蝕，從而達到防銹的目標(biāo)。

5 結(jié)語

設(shè)備腐蝕與破壞是化工企業(yè)損失慘重的主要原因之一，化工機械設(shè)備的損壞不但會影響生產(chǎn)任務(wù)正常工作，而且最終會影響設(shè)備使用壽命，而且在金屬設(shè)備被腐蝕后，如果繼續(xù)使用，將會存在很大的安全風(fēng)險，同時還會存在很大的污染危險。因此，加強化工機械設(shè)備防腐力是今后我們研究的焦點，這項工作對減少后續(xù)費用，提高設(shè)備的使用壽命起著重要作用。