石油化工設備常見的腐蝕原因及防腐策略

馬宏生，金譽

(南通天宏化工科技有限公司，江蘇 南通 226500)

0 引言

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，石油化工行業(yè)也迎來了新的發(fā)展契機，在有效保證產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率的同時，由于各種新設備的不斷應用，生產(chǎn)技術水平也有了明顯的提升，對于我國的經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了極大的促進作用。但是在設備應用的同時也逐步發(fā)現(xiàn)了一些新的問題。在石油化工設備生產(chǎn)過程中，設備腐蝕問題嚴重影響了設備的穩(wěn)定運行，無形中增加了企業(yè)的運行成本，同時也會對生產(chǎn)效率造成了一定的影響。為了更好地維持行業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展，就需要對設備腐蝕的原因進行分析，針對問題產(chǎn)生的原因制定相應的防腐蝕策略，有效降低設備出現(xiàn)腐蝕的概率，進一步減少企業(yè)設備運行的成本，提高生產(chǎn)的實際效率。

1 防止石油化工設備腐蝕的必要性

1.1 石油化工設備正常運作的保障基礎

腐蝕問題在制造業(yè)企業(yè)運行中比較常見，同時處理起來非常麻煩。尤其在石油化工企業(yè)生產(chǎn)的過程中，設備腐蝕問題是無法避免的一個問題，同時很大程度阻礙了生產(chǎn)效率的提升。在具體工作中，由于經(jīng)驗和方式的欠缺，企業(yè)在處理腐蝕問題時效率相對較低，同時腐蝕問題還存在一定的隱蔽性，往往達到一定程度才會暴露出來，但是一旦問題出現(xiàn)，就會對設備的運行造成極大的不利影響，還會導致一系列新的問題出現(xiàn)，嚴重影響到設備的使用壽命。為了減少設備腐蝕帶來的影響，企業(yè)就需要及時開展有效的防腐行動，增強對防腐工作的安全意識，常規(guī)化開展設備維護工作，保證設備防腐工作的效率，在降低生產(chǎn)成本的同時進一步保證工作人員的生命安全[1]。

1.2 穩(wěn)定保障石油化工企業(yè)安全生產(chǎn)

石油化工設備腐蝕會極大影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，同時如不及時控制還可能會導致大規(guī)模有害液體和有害氣體泄漏事件的發(fā)生，對工作人員的生命安全造成極大威脅。甚至可能會因為石油原料的泄漏，遇明火后就會引起嚴重的爆炸事件，威脅到企業(yè)設備和人員的安全，給企業(yè)及周邊環(huán)境都會造成巨大的經(jīng)濟損失[2]。有效防腐工作的開展，則可以極大程度避免上述事件發(fā)生的概率，保證設備盡可能少受到腐蝕，確保整個生產(chǎn)過程在相對安全的環(huán)境下進行，有效保障參與生產(chǎn)的工作人員身體健康和生命的安全，為企業(yè)安全生產(chǎn)做好第一步防護。

1.3 推動實現(xiàn)環(huán)境保護目標

環(huán)境保護是石油化工企業(yè)生產(chǎn)中的重要內(nèi)容，也是當前社會對于企業(yè)發(fā)展的根本要求。石油化工設備腐蝕會造成原材料泄漏，而泄漏出的液體或者氣體會通過排水系統(tǒng)、土壤甚至空氣擴散到周圍區(qū)域，影響企業(yè)所在地的生態(tài)環(huán)境。而如發(fā)生爆炸后更會導致出現(xiàn)大規(guī)模的環(huán)境保護問題。由于企業(yè)自身性質(zhì)原因，石油生產(chǎn)企業(yè)需要擔負起較大的環(huán)境保護責任。企業(yè)及時做好自身防腐蝕工作，則可以從源頭出發(fā)，降低相關事件發(fā)生的概率，避免在生產(chǎn)過程中有害氣體和液體的排出，一方面來說可以減少對周邊區(qū)域環(huán)境的破壞；另一方面來說，可以減小企業(yè)在環(huán)境保護方面的資金投入，保證企業(yè)利益的實現(xiàn)[3]。

2 石油化工設備腐蝕的原因

2.1 外力原因

2.1.1 化學腐蝕

外力因素是導致石油化工設備腐蝕的重要因素，在實際工作中，因為外力因素引起的腐蝕問題主要可以分為化學品腐蝕和電化學物質(zhì)腐蝕?；瘜W品腐蝕主要是因為石化設備系統(tǒng)金屬物質(zhì)與硫化物等腐蝕性化學物質(zhì)的相互碰撞，導致金屬在氣體中的水分子和氧分子作用產(chǎn)生反應，不斷生成新的金屬氧化物，最終在石化設備系統(tǒng)表層生成了腐蝕層。這些腐蝕事件的發(fā)生通常都需要一定的環(huán)境，如較高的溫度以及必要的腐蝕性物質(zhì)等。以硫酸濃度為例，在硫酸濃度達到50%以下時，對普通設備材質(zhì)的腐蝕速率最大；當濃度升高接近或超過這一目標值后，相應物質(zhì)的腐蝕速率反而會相應降低。

電化學的腐蝕現(xiàn)象是因為石化裝置金屬結構和電解質(zhì)溶液的直接接觸所引起的，石化裝置在吸收電解質(zhì)溶液過程中會生成皮層電極[4]，因此會在表層生成一層金屬腐蝕層，從而導致石化裝置與設備開始腐蝕，在氣候、溫度、濕度等條件的作用下腐蝕不斷加劇，直至裝置損毀。

2.1.2 物理腐蝕

在實際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，金屬機械設備操作流程中所受到的氣液流動因素影響很容易被人們所忽視，大部分的問題出現(xiàn)都是因為人為的錯誤操作而導致的，包括作業(yè)人員未能遵照規(guī)范流程進行機械設備保存和防護。由于化工產(chǎn)品機械設備在實際生產(chǎn)過程中的氣液流動速率提高了，在化學介質(zhì)高速流動的實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，會對機械設備管路和金屬機械設備本身產(chǎn)生沖擊[5]，并且對設備的沖刷程度也不同。由于工業(yè)生產(chǎn)過程氣體和液體的流量增大，機械設備接觸體積越來越大，在一定程度上提高了機械設備沖刷腐蝕速率。在這樣的工業(yè)生產(chǎn)條件下，若不關注則勢必會提高金屬機械設備的腐蝕速率。此外，由于生產(chǎn)人員設備維護意識較淡薄，這也加快了機械設備的腐蝕速率。隨著作業(yè)持續(xù)時間的延長，機械設備的腐蝕逐漸進展到了惡性循環(huán)的程度，直接給石油化工企業(yè)造成了難以挽回的經(jīng)濟損失。

2.2 自身原因

2.2.1 設備金屬性能存在不足

在石油化工設備的運行中，金屬材料的特性會直接反映出設備自身耐腐蝕性能。石化裝置中所應用到的金屬材料品種有許多，針對各種金屬材料特性可有不同的耐腐蝕性能表現(xiàn)。從具體的分析來看，金屬材料中內(nèi)含晶粒的大小多少也會影響設備自身的防腐蝕性能，例如不銹鋼金屬材質(zhì)抗腐蝕能力要大于鑄鐵材質(zhì)。在現(xiàn)階段，中國多數(shù)石化企業(yè)機械設備中所使用的金屬材料以粗大顆粒為主，整體防腐蝕能力相對較差，這對于石油化工設備的未來發(fā)展和使用具有一定的影響。只有積極進行突破，應用新的防腐性能好的材料，能夠不斷提升設備運行的穩(wěn)定性。

2.2.2 材料管理使用不當

石油化工機械設備的材料使用狀況相當復雜，特別是在機械設備的維修中，金屬材料使用不當?shù)默F(xiàn)象比較明顯。因為機械設備使用或供貨不準確，在金屬材料的選擇上通常會存在兩個問題：一是以低代高，增加了腐蝕的可能性，并由此造成了一些事故的產(chǎn)生；二是人們認為較高等級的機械材質(zhì)會增加金屬材料的耐腐蝕，以高代低，但卻常常效果事與愿違。在實際制造流程中，由于機械設備的種類和材質(zhì)類型較多，同時安裝流程也比較復雜[6]，往往會產(chǎn)生部分材質(zhì)、零部件之間的應用混淆，加上機械材質(zhì)管理不嚴，都給石油化工等機械設備的實際應用中埋下了安全隱患。

2.2.3 設備的設計、加工不當

石油化工裝置從結構設計初期，就必須格外注意結構的設置情況。在此時期一旦出現(xiàn)疏忽，就會直接造成裝置的剛性、抗拉強度、承受力方面出現(xiàn)誤差，嚴重時發(fā)生裝置松動并引起的震蕩，在一定程度上降低了裝置的耐腐蝕性，還將減少裝置的使用壽命。在實際的應用中，石油化工裝備的結構設計和實際使用會產(chǎn)生一定的差異，主要的原因就是在應用的過程中對于結構設計的要求不足，未能按照科學規(guī)范進行設置。另外，在設備裝置的焊接工程中，由于人為的一些失誤，導致施工流程產(chǎn)生問題，最終造成設備的腐蝕。

3 提升石油化工設備防腐的措施分析

在石油化工生產(chǎn)中，若想取得設備防腐工作好的成效，就必須重視設備的維護和問題排查，有效降低腐蝕問題的發(fā)生率。公司管理者必須重視防腐工作，積極貫徹科學的防護方法，并確保嚴格依照制度規(guī)范實施。公司管理者也要落實好防腐蝕工作的教育和宣傳，使每個人員都能在工作前和工作中保持認真態(tài)度，并嚴格依照既定明確的防腐蝕工作流程實施。

3.1 外力方面

3.1.1 做好對介質(zhì)的處理

為了防止石油化工設備腐蝕，就需要及時做好介質(zhì)腐蝕措施。首先在設備運行的過程中，要通過耐腐蝕隔離層把腐蝕介質(zhì)和機器設備隔絕起來，從而降低不同的酸堿介質(zhì)對機器設備表面構造的腐蝕；其次，在設備運行中，腐蝕介質(zhì)往往會對設備形成一定的腐蝕，尤其是各種含量和溫度不同中的介質(zhì)，更容易加劇對機器設備的腐蝕，所以必須采取改變介質(zhì)含量的合理有效方法減緩腐蝕過程。此外，在生產(chǎn)實踐中，設備無法完全實現(xiàn)和腐蝕介質(zhì)的零接觸，在應用過程中，也可以采用在設備上涂刷防腐材料的方式起到相互隔離的效果。比如：可以使用包括環(huán)氧樹脂等耐腐蝕材料，這些材料能夠和空氣進行化學反應，最終產(chǎn)生有效的保護層。在進行涂裝作業(yè)中，工作人員必須事前先全面熟悉石油化工設備材料，同時還必須了解設備的具體用途、使用方法以及自身金屬的抗腐蝕能力等，再針對實際情況進行涂裝，提升石油化工設備的防腐效果。

3.1.2 強化環(huán)境腐蝕控制

石油化工設備的性能對裝配環(huán)節(jié)會產(chǎn)生重要的影響，因此要想做好石油化工設備的防腐蝕工作，就必須及時對機械設備裝配的內(nèi)容要點進行總結，使裝配流程更加順利化，在進行設備施工防腐作業(yè)時，應避免：“跑冒滴漏”等問題的出現(xiàn)[7]。在安裝過程中，工程人員必須全程監(jiān)護，確保石油化工裝置安裝不發(fā)生偏差，降低設備腐蝕幾率。針對一些比較嚴重的腐蝕區(qū)域，必須使用金屬材料進行修補和恢復，同時，還必須針對金屬材料類型選擇不同的防護的手段，避免因金屬材料之間不正確連接產(chǎn)生電化學腐蝕。另外，由于石化裝置的構造相對復雜，因此就需要在確保裝置安裝防腐工作實施到位的基礎上，及時做好制造環(huán)節(jié)的防腐蝕處理；由于生產(chǎn)裝置處在空氣中水分較大的環(huán)境中，會使裝置銹蝕問題增加，要求必須確定石化裝置所在的工藝操作環(huán)境，具體包括空氣溫度、濕度等，注意環(huán)保指標的監(jiān)控，以降低裝置銹蝕幾率。必要時可以按照實際需要選擇使用制冷及干燥設備，確保對環(huán)境濕度和高溫進行有效管控，可有效預防設備環(huán)境腐蝕現(xiàn)象。

3.2 自身方面

3.2.1 優(yōu)化設備結構設計

結構設計階段是整個石化裝置的初始階段。在設計階段，工作人員既要合理利用化學控制腐蝕的有關理論知識和經(jīng)驗，保證裝置優(yōu)異的使用壽命，同時又要根據(jù)社會發(fā)展的要求實現(xiàn)經(jīng)濟適用和環(huán)境保護的多重目標。此外，由于裝置質(zhì)量和石油化工裝置的使用效果有關，因此在裝置設計過程中要充分考慮裝置在包裝、加工、搬運和裝配時都可能出現(xiàn)的銹蝕問題。在具體工作的開展中，石油化工裝備材質(zhì)本身的抗腐蝕性能也決定著裝備的耐腐蝕性，因此在設備制造時就需要根據(jù)實際情況選擇有效的材料。目前，最常見的抗金屬腐蝕氧化的材質(zhì)大致可分為非金屬(如橡膠、塑料等高分子材料)和抗腐蝕表面材料(如防腐涂層、涂料等)兩類。在各種金屬材質(zhì)中，用途最廣泛的是碳鋼，但因其抗腐蝕力較低，所以必需采用防腐涂層防護。當前，又產(chǎn)生了一系列防腐蝕性能較強的新興材質(zhì)，如玻璃鋼、合金鋼、鋁合金等。因此在選擇石油化工及專用設備材質(zhì)時，還應兼顧金屬材料的經(jīng)濟性、工作介質(zhì)的化學特性、裝置的機械特性，以及工藝條件等因素。

3.2.2 完善設備加工工藝

石化裝置生產(chǎn)制造流程非常龐雜，同時生產(chǎn)的工藝也較多，因此在實際的工作流程中，必須要高度重視腐蝕問題。目前的保護措施，主要是對設備的加工工藝條件進行限制，最常用的措施是降低空氣中的含水量和增加設備工作環(huán)境溫度。因為通常水分子都會增加對設備腐蝕速度，而常溫干燥的工作條件又有助于對電子設備的保護和使用，所以電子設備的加工過程中應增加適當?shù)母稍锖屠鋬鲅b置，降低或減小空氣中的含水量。另外，環(huán)境溫度增加利于壓縮空氣中的水分揮發(fā)，進而減少空氣水分對石油化工設備的腐蝕，因此在設備運行中要適當提高環(huán)境溫度。在設備的設計工作中，工作人員要針對設備具體使用的場合以及設備必須長期保持的條件這幾個因素進行相應適當改變，從而切實提高設備防腐性水平。

在工程設計過程中，首先需要從選用材質(zhì)方面入手，通過科學的材質(zhì)結構，實現(xiàn)設備的材質(zhì)平衡，提升設備的耐腐蝕性。針對工業(yè)生產(chǎn)中高溫和高壓以及強弱酸等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，工作人員必須注意使用特定化防腐技術，實現(xiàn)設備裝置與外界完全隔離的效果。同時針對工程設計中所使用的設備或物料，工程設計技術人員必須及時確定化學性是否穩(wěn)定，防止因為物料的盲目選用，引起不必要的化學反應，影響設備的安全應用。針對設備生產(chǎn)工藝與技術實際的需要，工作人員還需要及時選用合適的防腐蝕藥劑，在確保對設備沒損害的前提下進行規(guī)范應用，提升石油化工設備的防腐蝕性。

3.2.3 建立健全防腐設備監(jiān)測系統(tǒng)

隨著信息化技術的不斷發(fā)展，在各個行業(yè)中對于新技術的應用也更加深入，同時范圍也不斷擴大，對于制造業(yè)行業(yè)的發(fā)展來說具有極大的作用。在石化行業(yè)發(fā)展中，為了有效避免設備裝置的性能遭受腐蝕，企業(yè)管理者就必須加強對生產(chǎn)裝置的腐蝕控制，通過現(xiàn)代信息化手段與計算機網(wǎng)絡技術建立一個腐蝕物質(zhì)流動分布的監(jiān)控分析系統(tǒng)，為制定裝置保護措施提供數(shù)據(jù)支持。另外在監(jiān)控體系中，有關單位還要通過對運行信息的定期檢查、管理和分析，及時了解設備運行的實際情況，有效管控裝置的腐蝕問題。另外，針對制造過程中極易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，企業(yè)應通過現(xiàn)場檢測和后期跟蹤防腐檢測手段了解問題情況，并針對設備的可能發(fā)生部位設立檢查點，提高檢測的精度。設備控制單位也應嚴格履行防腐程序的要求，將制定防腐手冊分權化給有關人員，將防腐信息進行登記，錄入到信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息庫，為后續(xù)項目提供數(shù)據(jù)支撐。另外，在實際的工作過程中，企業(yè)管理人員針對產(chǎn)品結構的特性，對原材料的腐蝕介質(zhì)參數(shù)進行反復監(jiān)測核檢分析，對產(chǎn)品結構中腐蝕介質(zhì)中的濃度采用合理方法予以合理防控，最大程度減少設備腐蝕情況的出現(xiàn)，推動石油化工生產(chǎn)的進一步發(fā)展。

4 結語

綜上所述，設備腐蝕是石油化工企業(yè)生產(chǎn)中的常見問題，對于石油化工企業(yè)的發(fā)展會造成極大的影響。由于導致石油化工設備腐蝕的原因較為復雜，因此在問題處理中通常具有一定的難度。文章中，作者在了解當前石油化工設備腐蝕原因之后，根據(jù)具體的原因提出了相應的解決方案。在未來的發(fā)展中，石油化工企業(yè)管理者及時優(yōu)化企業(yè)發(fā)展的策略，最大程度降低石油化工設備運行中的腐蝕問題，節(jié)省成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。