芻議煉油化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)及措施

童元梁

（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735201）

在對煉油化工機(jī)械設(shè)備實(shí)施防腐蝕設(shè)計(jì)管控的過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)有的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行需求進(jìn)行分析，對設(shè)備的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)文件進(jìn)行合理編制，以此來增強(qiáng)煉油化工機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕性能，提高設(shè)備的使用壽命。

1 化工機(jī)械設(shè)備發(fā)生腐蝕原因分析

設(shè)備腐蝕通常是由化學(xué)元素、化學(xué)成分相互作用導(dǎo)致物體遭受到相應(yīng)的破壞。化工機(jī)械設(shè)備腐蝕是指設(shè)備內(nèi)部的金屬零部件在與空氣、水以及各類溶液類物質(zhì)進(jìn)行接觸過程中所發(fā)生的反應(yīng)現(xiàn)象，使得金屬原有的結(jié)構(gòu)形態(tài)、理化特性、尺寸大小發(fā)生相應(yīng)的改變，從而出現(xiàn)損壞的情況。腐蝕現(xiàn)象在當(dāng)今化工生產(chǎn)管理活動(dòng)中相對較為常見，防腐技術(shù)在化工企業(yè)中也是作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容，大部分化工機(jī)械設(shè)備遭受到腐蝕之后會(huì)導(dǎo)致外觀、性能受到嚴(yán)重的影響，從而給石油企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展帶來較大的損失，引起化工機(jī)械設(shè)備腐蝕原因包含以下幾點(diǎn)。

1.1 內(nèi)在因素

化工機(jī)械設(shè)備具備不同的金屬材質(zhì)，因此不同化工設(shè)備具備不同的抗腐蝕性能，并且不同的化工設(shè)備對不同的外部介質(zhì)也具備不同的抗腐蝕抵抗能力，金屬材料內(nèi)部的晶粒越粗那么金屬材料所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象將會(huì)更加明顯，并且腐蝕速度也更快，如果金屬材料內(nèi)部的晶粒精細(xì)，那么相關(guān)材料發(fā)生反應(yīng)的速度將會(huì)進(jìn)一步減慢。比如在當(dāng)前以不銹鋼為主要材料的化工設(shè)備中，其發(fā)生腐蝕的速度和劇烈程度要遠(yuǎn)小于生鐵為主要材料的設(shè)備。因此相關(guān)設(shè)備本身金屬材質(zhì)會(huì)給設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性造成相應(yīng)的影響；其次，不同金屬零部件表面的粗糙程度也會(huì)導(dǎo)致其具備不同等級的抗腐蝕能力，通常情況下，金屬材料以及相關(guān)金屬部件表面越粗糙，則越容易遭受到腐蝕。

除此之外，金屬機(jī)械設(shè)備形狀構(gòu)造也與其內(nèi)部的腐蝕劇烈程度有著密切的關(guān)聯(lián)。一般情況下，設(shè)備上較為突出的區(qū)域位置容易遭受到腐蝕，同時(shí)也具備較快的腐蝕速度。同時(shí)金屬設(shè)備周邊的縫隙、死角也容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

1.2 外在因素

在化工設(shè)備生產(chǎn)制造活動(dòng)中，機(jī)械設(shè)備難免會(huì)接觸到大量具備腐蝕性的物質(zhì)，如酸堿鹽類等，此類物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備被氧化從而遭受到腐蝕損壞。此外，部分化工生產(chǎn)原料介質(zhì)具備較高的含氧量，同時(shí)其內(nèi)部的化學(xué)成分復(fù)雜，酸堿值過高、過低也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備遭受到腐蝕。除此之外，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行溫度不斷上升時(shí)其內(nèi)部壓力也會(huì)增長，在此情況下會(huì)進(jìn)一步加劇腐蝕。具體來說，化學(xué)腐蝕作為一種化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)的劇烈程度隨著溫度、氣壓的升高也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，通過數(shù)據(jù)調(diào)研表明，在化學(xué)腐蝕進(jìn)程中溫度升高10℃會(huì)導(dǎo)致腐蝕速度提升1～3倍，同時(shí)隨著溫度的增長，還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕面積進(jìn)一步擴(kuò)散加大，進(jìn)一步加快設(shè)備腐蝕速度。

并且在化工設(shè)備運(yùn)作過程中其內(nèi)部的介質(zhì)流動(dòng)速度越快也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕程度加劇，由于介質(zhì)在流動(dòng)期間會(huì)對設(shè)備內(nèi)部所設(shè)置的保護(hù)涂層造成沖刷影響，當(dāng)流速過快時(shí)會(huì)導(dǎo)致涂層被破壞，從而使得設(shè)備內(nèi)部直接與介質(zhì)接觸的部位在缺乏抗腐蝕涂層保護(hù)的情況下遭受到相應(yīng)的破壞。除此之外，機(jī)械設(shè)備在遭受到外部應(yīng)力影響干擾的情況下出現(xiàn)內(nèi)部變形也會(huì)導(dǎo)致腐蝕加劇。

2 化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的原理分析

煉油化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的原因相對較多，包含電化學(xué)腐蝕、工業(yè)大氣腐蝕，同時(shí)不同物質(zhì)、不同介質(zhì)在不同的環(huán)境下也會(huì)發(fā)生不同劇烈程度的腐蝕，煉油廠在對相關(guān)化工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行管理、管控以及防腐蝕處理的過程中需要采取頂層設(shè)計(jì)，優(yōu)化現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方式，以此來增強(qiáng)設(shè)備的抗腐蝕性能。

2.1 電化學(xué)腐蝕

通常情況下，在石油生產(chǎn)領(lǐng)域，化工機(jī)械設(shè)備通常具備大量的金屬外殼，而金屬外殼與具備導(dǎo)電介質(zhì)的物體極容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備被嚴(yán)重?fù)p壞，此類反應(yīng)也稱為電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)機(jī)理所產(chǎn)生的腐蝕包含一個(gè)陽極、一個(gè)陰極，通過金屬本身所具備的電子流與介質(zhì)中的離子流相互聯(lián)系，從而發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，在此過程中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)金屬離子從金屬中進(jìn)入到介質(zhì)，在該過程會(huì)釋放電子流，此部分電子流與介質(zhì)中的電子流相互聯(lián)系并且融合便引起電化學(xué)反應(yīng)。而陰極反應(yīng)主要是對離子中的氧化劑成分而言，具體來說，當(dāng)其通過陽極時(shí)會(huì)對電子吸收，從而形成還原過程。而在整個(gè)電化學(xué)腐蝕期間，電流不會(huì)對外做工，通常是由腐蝕電池內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的自耗反應(yīng)現(xiàn)象，從而使得金屬遭受腐蝕。由陰極導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象相對較為明顯，同時(shí)反應(yīng)速度相對較快。

2.2 工業(yè)大氣腐蝕

化工機(jī)械設(shè)備長期處于高污染以及極端惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，在此環(huán)境下空氣中一般夾雜著大量揮發(fā)性物質(zhì)，如硫酸、氫氧化物、二氧化碳等，同時(shí)相關(guān)物質(zhì)還具備大量化工原料相關(guān)介質(zhì)，具備較強(qiáng)的腐蝕性，在濕度以及溫度特定的環(huán)境下，相關(guān)氣體與空氣中的水蒸氣進(jìn)行結(jié)合，從而生成了相應(yīng)的無機(jī)酸，此類物質(zhì)具備較強(qiáng)的腐蝕性，比如鐵質(zhì)合金在此類環(huán)境中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而遭受到腐蝕破壞。而在當(dāng)前工業(yè)大氣環(huán)境中，設(shè)備與相關(guān)物質(zhì)直接接觸，從而加速金屬物質(zhì)氧化，此類反應(yīng)通常發(fā)生在高溫、干燥環(huán)境下，而電化學(xué)反應(yīng)所應(yīng)對的外部環(huán)境相對較為潮濕。

3 化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)

化工機(jī)械設(shè)備內(nèi)部包含大量的金屬材料、金屬物質(zhì)，在落實(shí)對相關(guān)煉油化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)管控的過程中，設(shè)計(jì)師以及相關(guān)工程人員應(yīng)當(dāng)采取頂層設(shè)計(jì)，對材料進(jìn)行合理選用，并且選取相應(yīng)的配套附件，來實(shí)現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行防腐時(shí)處理。

首先在對材料進(jìn)行選用的過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合碳素鋼的使用，由于碳素鋼具備較為低廉的價(jià)格并且也便于采購，最為關(guān)鍵的是結(jié)合碳素鋼還能夠在生產(chǎn)加工過程中提高工作管理效率。一般情況下，碳素鋼不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，對煉油化工設(shè)備的正常運(yùn)行不會(huì)造成較大的危害，若是在生產(chǎn)管理過程中存在特殊的環(huán)境便會(huì)對碳素鋼造成相應(yīng)的腐蝕影響，比如在高濃度的腐蝕介質(zhì)中，碳鋼遭受到腐蝕速度相對較快。因此在特殊情況下需要對碳素鋼實(shí)施必要的防腐蝕處理，比如可以結(jié)合防腐設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)與金屬表面的隔絕處理，避免腐蝕范圍擴(kuò)大。除此之外，在選取相關(guān)設(shè)備時(shí)工程師也可以選用一些具備優(yōu)良抗腐蝕性能的合金鋼材，合金鋼材質(zhì)量低但是其成本相對較為昂貴，由于其具備較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，因此合金鋼材也具備優(yōu)異的抗腐蝕性能，從長遠(yuǎn)考慮通過對合金鋼材的使用，對于煉油廠的長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益的提升具備較大的現(xiàn)實(shí)意義。

而在對結(jié)構(gòu)與工藝進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)管控的過程中，工程師也需要對機(jī)械設(shè)備形態(tài)、形狀進(jìn)行合理設(shè)置，一般情況下，如果機(jī)械設(shè)備外部形狀設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計(jì)缺陷隱患問題，比如相關(guān)角落出現(xiàn)灰塵或液體堆積，從而加快設(shè)備的腐蝕速度，為了最大限度地避免設(shè)備運(yùn)行異常的現(xiàn)象出現(xiàn)，在對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管控的過程中應(yīng)當(dāng)考量設(shè)備抗腐蝕性能需求。一般情況下，機(jī)械部件的構(gòu)造設(shè)計(jì)越簡單則其所具備的抗腐蝕性能將更加優(yōu)異，同時(shí)在對構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)管控的過程中應(yīng)當(dāng)采用同類型的金屬材質(zhì)，減少構(gòu)件之間的縫隙以及不同金屬所發(fā)生的接觸反應(yīng)。

其次，在防腐時(shí)設(shè)計(jì)過程中還需要借助防銹漆的使用，確保腐蝕介質(zhì)能夠與設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)完全隔離。在此過程中，工程師也需要對焊接工藝進(jìn)行合理選用，盡可能減少焊接次數(shù)，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，同時(shí)減少焊接次數(shù)，選用同等焊接物質(zhì)，選取優(yōu)異的涂料也可以確保防腐蝕效果得到提升。而為了避免殘留物與水分停留在機(jī)械設(shè)備表面，在進(jìn)行前期初步設(shè)計(jì)管控的過程中工程師也需要對容器形狀進(jìn)行合理設(shè)置，同時(shí)也需要設(shè)置相應(yīng)的排水孔，避免水分堆積。而為了避免縫隙腐蝕情況出現(xiàn)，在對部件連接區(qū)域的縫隙進(jìn)行處理的過程中也需要結(jié)合科學(xué)合理的對接以及搭接管控方式，比如采取雙面連續(xù)對接，提高焊接效率，避免腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2 化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕措施

當(dāng)前在對煉油化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕處理管控的過程中，工程師需要對周邊環(huán)境進(jìn)行定向化處理，同時(shí)實(shí)施對相關(guān)物質(zhì)材料表面涂層高效化處理，并且還需要加大防腐蝕處理力度，以此來增強(qiáng)腐蝕管控效果。

首先，在對環(huán)境處理的過程中，工程師應(yīng)當(dāng)在不影響設(shè)備正常使用的情況下對周邊環(huán)境進(jìn)行改良、優(yōu)化，以此來減少設(shè)備所遭受的腐蝕影響進(jìn)而達(dá)到防腐蝕管控的作用，首先工作人員應(yīng)當(dāng)對環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)高效地監(jiān)督管控，對設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中所存在的腐蝕性物質(zhì)進(jìn)行定向化處理，比如對室內(nèi)環(huán)境的水分進(jìn)行清除處理，當(dāng)設(shè)備在運(yùn)輸氯化物、二氧化碳等介質(zhì)時(shí)，對設(shè)備實(shí)施必要的脫水處理。

其次，也可以結(jié)合脫氧法在水分中實(shí)現(xiàn)對溶解氧的脫除處理，以此來增強(qiáng)防腐蝕管控效果。而在對環(huán)境處理管控的過程中也可以結(jié)合防腐蝕成分，比如可以結(jié)合防腐劑、鈍化劑以及相應(yīng)的緩腐劑、中和劑來增強(qiáng)防腐蝕處理管控功效。而在對表面涂層進(jìn)行處理管控的過程中，可以結(jié)合涂漆等多樣化的防腐蝕處理策略，對機(jī)械表面進(jìn)行防腐蝕處理管控。常見的涂漆材料包含酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂，相關(guān)物質(zhì)通過構(gòu)建相應(yīng)的保護(hù)膜在金屬表面形成保護(hù)涂層，以此來隔絕外部的大氣環(huán)境。

除此之外，還可以結(jié)合金屬覆蓋法，結(jié)合此類方法可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備表面定向化處理管控，利用抗腐蝕性能優(yōu)異的材料，將其覆蓋在設(shè)備金屬表面能夠起到優(yōu)異的防腐蝕管控效果，但是結(jié)合此類管控方式的使用對工藝卻具備較為嚴(yán)苛的要求，因此在結(jié)合相關(guān)工藝使用的過程中，需要加大管控力度。而另一種則是用比原母線材料電位更低的技術(shù)材料來實(shí)施覆蓋管控，簡而言之，通過陽極處理法將此類材料作為犧牲材料，以此來達(dá)到防腐蝕管控效果，比如在當(dāng)前船舶工業(yè)中常用陽極防腐蝕來實(shí)現(xiàn)對船體結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

除此之外，還可以結(jié)合陶瓷、玻璃、砂漿、環(huán)氧樹脂以及石木等材料來實(shí)現(xiàn)對金屬表面的防腐蝕處理。而在對電防腐蝕進(jìn)行處理管控的過程中需要對設(shè)備金屬表面局部腐蝕電池通上相應(yīng)的防腐電流，以此來削弱腐蝕電流的影響。

具體來說，可結(jié)合防腐電流將設(shè)備金屬電位降至相對較為穩(wěn)定平緩的區(qū)域位置，該方法也可以通過犧牲陽極法或是通過外接電源來實(shí)現(xiàn)防腐蝕管控。

3.3 加大對設(shè)備的管控力度

通過對上文的分析探討可以看出，在當(dāng)前煉油化工生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)防腐處理管控需要落實(shí)對設(shè)備、工藝高質(zhì)量、高效率地管理，以此來增強(qiáng)設(shè)備的抗腐蝕性能，在此過程中，企業(yè)需要加大對煉油化工機(jī)械設(shè)備的檢測力度，確保設(shè)備不會(huì)遭受到外部腐蝕因素的影響。在對設(shè)備進(jìn)行檢測的過程中，工作人員需要對設(shè)備表面的劃痕進(jìn)行精細(xì)化測量，對存在劃痕的區(qū)位置進(jìn)行定向化處理，避免相關(guān)區(qū)域遭受到腐蝕影響。同時(shí)在特定的時(shí)間、特定的周期，工作人員還需要對金屬材料表面的防腐蝕涂層進(jìn)行更換處理，以此增強(qiáng)設(shè)備的防腐效果。而在對工業(yè)生產(chǎn)文件、生產(chǎn)管控流程進(jìn)行管理的過程中，工作人員也需要采取頂層設(shè)計(jì)，合理制定相應(yīng)的工藝路線，以此增強(qiáng)設(shè)備的防腐管控效果。

4 結(jié)語

總體來說，在對化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕處理管控的作業(yè)進(jìn)程中，工程師以及相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分析評估，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，為設(shè)備提供良好的運(yùn)維保障，以此來提高設(shè)備的運(yùn)行效率。