提高化工機械防腐能力的有效路徑分析

蘭勇

（中化藍天氟材料有限公司，浙江 杭州 311228）

化工機械設(shè)備防腐性能的提升對于提高設(shè)備的運行效率具備較大的現(xiàn)實意義，并且還能夠延長化工機械設(shè)備的使用壽命，為企業(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。在此過程中，企業(yè)應(yīng)當對化工設(shè)備的運行環(huán)境進行有效維護，并且落實對化工機械設(shè)備強有力的運維管理，對設(shè)備在運行期間所存在的問題進行分析、評估，優(yōu)化設(shè)備設(shè)計形式，借助新涂料、新涂層來增強設(shè)備的防腐性能。

1 造成化工機械腐蝕的原因分析

在當今石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域需要結(jié)合大批量機械設(shè)備的使用，以此才能提高生產(chǎn)管控效率，然而在相關(guān)機械設(shè)備實際運行過程中卻易受到周邊環(huán)境的影響，從而導致表面銹蝕，進而影響機械設(shè)備正常穩(wěn)定地運作。一般情況下，在石油化工生產(chǎn)過程中，具備復雜多變的外部環(huán)境條件，同時在相關(guān)生產(chǎn)區(qū)域蘊含大量的空氣、水、二氧化碳，同時在石油生產(chǎn)過程中也會涉及到硫化氫、二氧化硫等氧化物質(zhì)的生成，因此相關(guān)化工機械設(shè)備需要具備較強的耐腐蝕能力，能夠在環(huán)境中抵御長時間的腐蝕影響。

然而，化工設(shè)備在運行過程中由于長期處于與化合物、水蒸氣相互結(jié)合的大氣環(huán)境中，其表面通常會覆蓋有相應(yīng)的酸性、堿性物質(zhì)，若設(shè)備在運行期間溫度升高，則會導致相關(guān)腐蝕影響進一步加劇。化工機械設(shè)備的外表通常是由金屬材料所構(gòu)成，相關(guān)物質(zhì)與酸性、堿性物質(zhì)會發(fā)生較強的化學反應(yīng)現(xiàn)象，從而出現(xiàn)機械腐蝕。通常情況下，化工機械腐蝕主要以電化學以及化學反應(yīng)兩類為主，化學反應(yīng)主要是通過附著在金屬材料表面的物質(zhì)，實現(xiàn)外表金屬材料與相關(guān)腐蝕物質(zhì)的反應(yīng)，從而生成其他物質(zhì)如氧化鐵、氯化鐵等，最終在機械設(shè)備表面生成相應(yīng)的鐵銹，從而給機械設(shè)備的完整性、穩(wěn)定性造成嚴重的影響；而電化學主要是通過金屬材料與電解溶液之間的電極反應(yīng)造成置換腐蝕影響，在潮濕環(huán)境中容易構(gòu)建相應(yīng)的電化學反應(yīng)條件，從而使得電解質(zhì)能夠發(fā)揮出腐蝕的作用。此外，大部分石油化工機械設(shè)備在接受到高溫氯化腐蝕之后也會出現(xiàn)嚴重的損害，并且在化工生產(chǎn)過程中也時刻面臨點狀、疲勞、剝層以及縫隙腐蝕?？傊?，在當今化工生產(chǎn)領(lǐng)域，導致機械設(shè)備腐蝕的因素相對較多，工作人員需要對其中所存在的各種腐蝕物質(zhì)進行分析、評估，同時優(yōu)化現(xiàn)有的化工設(shè)備設(shè)計形式，結(jié)合新工藝、新技術(shù)、新手段，以此來增強化工設(shè)備的防腐能力。

2 化工機械設(shè)備防腐能力存在的問題分析

2.1 化學反應(yīng)造成化工機械設(shè)備腐蝕

在化工企業(yè)運作過程中，在生產(chǎn)區(qū)域會存在大量的氧化物以及硫化物，相關(guān)物質(zhì)與空氣、水接觸會形成相應(yīng)的腐蝕溶液，如硫酸等，相關(guān)物質(zhì)濃度過高在特定的環(huán)境下生成相應(yīng)的無機酸，雖然此類物質(zhì)腐蝕性相對較弱，但是在與機械設(shè)備表面金屬部件長時間接觸之后也會造成相應(yīng)的腐蝕影響，一旦設(shè)備表面出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象則會導致腐蝕程度進一步加劇，從而給機械設(shè)備的表面造成嚴重的破壞影響，由于大部分化工機械設(shè)備主要材料是金屬，因此相關(guān)設(shè)備具備較高的分子活躍性，在與硫化物充分接觸之后便會發(fā)生相對較為劇烈的化學反應(yīng)現(xiàn)象。

2.2 電化學反應(yīng)造成機械銹蝕

在電化學反應(yīng)過程中，通常是基礎(chǔ)表面與電解質(zhì)直接發(fā)生接觸，電化學反應(yīng)會導致機械設(shè)備外表面出現(xiàn)嚴重的腐蝕現(xiàn)象，通常情況下，電化學反應(yīng)腐蝕是以陽極反應(yīng)為主，從而使得金屬轉(zhuǎn)為相應(yīng)的游離狀態(tài)，之后陽離子與其他物質(zhì)結(jié)合，從而使得金屬物質(zhì)被氧化或硫化，最終出現(xiàn)極度的腐蝕現(xiàn)象。

通過對化學探究可以看出，無論是電化學腐蝕還是化學腐蝕，兩者均是通過氧化反應(yīng)還原反應(yīng)造成金屬物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的改變，從而使得金屬元素轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌男螒B(tài)?；瘜W反應(yīng)所應(yīng)對的環(huán)境相對較為干燥，同時對反應(yīng)要求較高，而電化學反應(yīng)則需要在相對較為潮濕的環(huán)境下，無論在何種環(huán)境條件下，機械設(shè)備均有可能出現(xiàn)相應(yīng)的銹蝕狀況，因此工程師以及相關(guān)技術(shù)人員需要加大對設(shè)備防腐管控力度，增強機械設(shè)備的防腐蝕能力，減少對機械設(shè)備所造成的損害。

此外，在當今石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域，機械設(shè)備所接觸到的物質(zhì)相對較多，并且不同物質(zhì)之間所產(chǎn)生的衍生物也各具形態(tài)，機械設(shè)備在運行過程中極易遭受到外部物質(zhì)的影響，比如在石油管道運輸、石油煉化方面具備不同的物質(zhì)，如硫化物、氧化物會給設(shè)備的運行穩(wěn)定性造成相應(yīng)的影響。同時在石油中還包含大量的礦物質(zhì)成分，其中也夾雜著相應(yīng)的鹽類物質(zhì)，而相關(guān)物質(zhì)對設(shè)備的運行會造成極大的影響，并且電化學反應(yīng)以及化學腐蝕在微觀層面上需要維持在一個較為平衡的狀態(tài)，如果周邊環(huán)境發(fā)生變化時便會導致相關(guān)平衡受到相應(yīng)的影響，而外部復雜多變的環(huán)境導致設(shè)備運行平衡、大氣中的電解平衡遭受到相應(yīng)的影響。并且，在化工生產(chǎn)過程中也會結(jié)合催化物質(zhì)的使用，而催化物質(zhì)也會導致設(shè)備腐蝕加劇，從而給設(shè)備的運行造成嚴重的損害。

3 提高化工機械防腐能力的策略分析

在化工機械設(shè)備腐蝕現(xiàn)象中，金屬表面出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象相對較為常見，因此為了增強機械設(shè)備運行的穩(wěn)定性，工程師需要通過以下幾個途徑來提高機械設(shè)備的防腐性能：選取優(yōu)質(zhì)的材料、優(yōu)化現(xiàn)有的防腐設(shè)計、結(jié)合防腐涂層實現(xiàn)對機械設(shè)備定向化防腐處理，同時工程師以及相關(guān)技術(shù)人員還需要落實對機械設(shè)備高效化的運維管控，確保設(shè)備時刻處于良好的運行狀態(tài)中。

3.1 為機械設(shè)備選取合適的原材料

在石油化工領(lǐng)域中，大部分機械設(shè)備通常是結(jié)合碳素鋼作為基礎(chǔ)原材料來實現(xiàn)防腐管控，碳素鋼具備較為低廉的價格，并且也具備相應(yīng)的防腐能力，正常情況下碳素鋼發(fā)生腐蝕的概率相對較低，但是在長期工業(yè)生產(chǎn)管控過程中，碳素鋼結(jié)構(gòu)在外部介質(zhì)長時間腐蝕作用下，其抗腐蝕性能也會受到相應(yīng)的影響，因此在化工機械生產(chǎn)管理過程中，需要選取優(yōu)質(zhì)的防腐材料比如可以結(jié)合鎢合金等相關(guān)材料作為機械設(shè)備外部金屬構(gòu)件，以此來增強機器設(shè)備的防腐性能，減少設(shè)備出現(xiàn)的腐蝕影響。但是相關(guān)材料卻具備較高的造價，工程師以及相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當結(jié)合當前的設(shè)備采購預算，選取性價比優(yōu)異的材料，但是在通常情況下，此類高質(zhì)量、高性能的材料具備較長的使用壽命，因此在對相關(guān)設(shè)備材料進行選用的過程中，工程師應(yīng)當綜合分析考量設(shè)備的性價比。

3.2 在化工機械中采用防腐設(shè)計

在對化工機械設(shè)備防腐設(shè)計的過程中，工程師需要對機械設(shè)計結(jié)構(gòu)、設(shè)計方式進行合理管控，如果在設(shè)計機械設(shè)備時存在設(shè)計不合理則會導致設(shè)備在后續(xù)運行過程中出現(xiàn)極度腐蝕現(xiàn)象，而為了有效避免此類情況出現(xiàn)，設(shè)計師在對化工機械進行防腐設(shè)計管控過程中應(yīng)當遵循以下管控原則，首先設(shè)計師需要對化工設(shè)備外形進行簡約化設(shè)計，防止設(shè)備出現(xiàn)復雜的外部形態(tài)，盡可能減少設(shè)備塵土與溶液在機械設(shè)備表面出現(xiàn)聚集、堆積的狀況，以此來減少外部物質(zhì)給機器設(shè)備所造成的腐蝕影響。

除此之外，在對化工機械設(shè)備材料進行選取選用的過程中也需要選取性能優(yōu)異的原材料，避免設(shè)備種類過多而出現(xiàn)相互反映、相互影響、相互銹蝕的狀況。其次，在設(shè)計化工機械設(shè)備的工作進程中，工程師也需要減少機械縫隙的出現(xiàn)，通過數(shù)據(jù)調(diào)研分析可以看出，化工機械設(shè)備表面出現(xiàn)縫隙也是引發(fā)腐蝕現(xiàn)象的關(guān)鍵因素，一旦相關(guān)溶液流入到機械縫隙內(nèi)部便會給設(shè)備造成相應(yīng)的銹蝕影響，同時相關(guān)化學反應(yīng)還會沿著縫隙進一步擴大從而給機械設(shè)備造成更加嚴重的影響。因此，在對化工機械設(shè)備進行設(shè)計管控的過程中，設(shè)計師應(yīng)當選取縫隙相對較少的設(shè)計管控方案，以此來提升化工設(shè)備的綜合機械防腐性能。

此外，工程師以及相關(guān)設(shè)計人員還需要對機械設(shè)備表面實施噴涂防腐處理，通過噴涂相應(yīng)的防腐涂層能夠提高機械設(shè)備表面的防腐性能，在對相關(guān)防腐材料進行噴涂的過程中需要在不改變機械結(jié)構(gòu)前提下來進行，在涂抹相關(guān)材料時，工程師需要對表面整體實施噴涂管控，同時還需要對焊接位置進行定性化噴涂處理，確保在機械設(shè)備表面形成完整的保護涂層，將機械設(shè)備與周邊外部環(huán)境有效隔絕，避免環(huán)境中的腐蝕性物質(zhì)給機械設(shè)備造成腐蝕影響，以此來增強機械設(shè)備的防腐蝕能力。在當前化工機械設(shè)備中常使用到的防腐材料包含樹脂、油脂涂料、酚醛樹脂等，并且不同的防腐涂料具備不同的防腐性能，工程師應(yīng)當結(jié)合設(shè)備的運行環(huán)境對防腐涂料進行合理選用。此外，若設(shè)備在運行期間與水進行接觸便會導致設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象加劇，因此工程師要確保在設(shè)計機械設(shè)備時完善排水設(shè)計，盡可能減少水分在設(shè)備上停留時間，降低設(shè)備被銹蝕的概率。

在強度設(shè)計方面，在對機械設(shè)備進行防腐設(shè)計管控的過程中，工程師以及相關(guān)技術(shù)人員也需要對當前化工設(shè)備的運行狀況進行必要的防腐處理，以此來增強相關(guān)設(shè)備的綜合使用性能。在此期間，應(yīng)對設(shè)備的防腐使用需求，設(shè)計師應(yīng)當強化防腐設(shè)計，在對設(shè)備剛度設(shè)計管控方面，一方面需要滿足機械設(shè)備對使用強度的要求，另一方面還需要對腐蝕余量進行定向化設(shè)計管控，一般情況下，在對化工機械設(shè)備腐蝕余量進行設(shè)計的過程中需要將其設(shè)置為設(shè)備壽命內(nèi)腐蝕深度的2倍以上，以此才能夠提高機械設(shè)備運行效率。

3.3 做好設(shè)備常態(tài)化運維管理

為了提高設(shè)備的防腐性能，工程師除了需要對設(shè)計材料、設(shè)計方式進行嚴格管控之外還需要加大對設(shè)備日常維護保養(yǎng)力度。首先，在對機械設(shè)備進行管理管控的過程中，企業(yè)需要對化工人員進行專項培訓，確保相關(guān)工作人員在工作管理期間能夠?qū)Ωg現(xiàn)象進行有效防范處理管控，增強相關(guān)人員對機械腐蝕現(xiàn)象的防范管控意識，使其能夠嚴格參照作業(yè)指導書來完成對化工機械設(shè)備的操作管理。其次，工程師以及相關(guān)技術(shù)人員還需要定期對機械設(shè)備進行維護保養(yǎng)，在對設(shè)備進行維護管理的過程中需要重點關(guān)注防腐性能相對較差的設(shè)備，及時建立起機械檔案資料庫，記錄當前化工機械設(shè)備的運行狀態(tài)，同時及時對相關(guān)養(yǎng)護信息進行處理管控，為后續(xù)對設(shè)備日常維護管理工作提供相應(yīng)的參考依據(jù)，以便采取必要的防腐處理，增強機械設(shè)備的綜合性能。

3.4 加強腐蝕控制

通過對上文的分析比較可以看出，導致機械設(shè)備腐蝕的因素相對較多，機械防腐的方式也多種多樣，通過改善金屬本質(zhì)或?qū)ζ浔砻孢M行保護處理能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬物質(zhì)高效地防范管控。在腐蝕控制過程中包含電化學保護以及對機械設(shè)備定期定點的運維處理，在此過程中，工程師以及相關(guān)設(shè)計人員還需要有效管控環(huán)境污染程度，盡可能降低空氣中有毒有害氣體的濃度，保持空氣濕度和溫度在適宜的狀態(tài)。除此之外，根據(jù)電化學腐蝕原理，工程師在對化工機械設(shè)備進行防腐蝕管控過程中可以采用犧牲陽極的保護策略來落實對設(shè)備穩(wěn)定高效地防腐控制，給予設(shè)備定向化保護，根據(jù)電化學反應(yīng)原理，在金屬設(shè)備上采取必要的防腐蝕措施。使之成為電池中的陰極，通過陽極實現(xiàn)對金屬部件的防腐管控，在此過程中結(jié)合犧牲陽極的保護方法具備更大的優(yōu)勢，而被保護的金屬作為陰極而得到了有效保護管控，同時也可以結(jié)合電流法來實現(xiàn)對金屬物質(zhì)的保護處理，使得被保護金屬變?yōu)殛帢O，從而減少磨損。

4 結(jié)語

總體來說，要想進一步提高化工機械防腐能力，企業(yè)應(yīng)當采取行之有效的管控措施，對設(shè)備的運行環(huán)境進行分析、評估，結(jié)合新工藝、新技術(shù)、新手段，以此來提高設(shè)備的運行效率。