1、浅淡化工设备的腐蚀与防腐措施摘 要：机械设备的腐蚀不仅影响设备的正常运行和设备的使用寿命，而且也存在着巨大的安全隐患，造成极大的环境污染。因此要加强化工行业机械设备的防腐蚀能力，对提高机械设备的使用年限，降低企业的生产成本等，都具有较大的意义。本文探讨了化工设备的防腐措施。关键词：化工设备 腐蚀 防腐 措施 在现代经济环境下，众所周知，化工设备的采购费用是相当惊人的，往往是动辄几万、数十万甚至数百万元。但由于受运行环境的影响其受腐蚀也是相当严重的，如：新装的大气柜使用时间不久就会出现蚀点，蚀点会逐步加深，用不到 23 年，就会出现穿透现象，从而造成漏气、跑气的生产困扰，再如其它长期受水蚀以及在
2、潮湿环境或埋在地下的管道容器、设备等，其受腐蚀程度也是非常严重的，这些都会影响设备的运行状态及寿命。因此，每年因设备腐蚀而造成的经济损失也给企业添加了不少多余的支出，增加了企业的经济负担。 一、腐蚀的定义 广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。狭义的腐蚀是指金属与周围环境发生的化学反应、电化学反应或物理溶解作用而导致金属损坏。最直接来讲就是，材料的自身功能受到了某种程度上的损伤，而这种损伤的直接原因就是腐蚀，其产生原因往往是环境和材料之间所产生的电化学和化学作用。这种损伤的最直接结果就是化工企业经济上的损失，因为其机械设备产生损耗之后，在机械性能、色泽
3、、外形等方面都受到了不同程度的影响，这就造成了资源的严重浪费和化工机械设备的损坏，进而让企业的生产成本大大的增加，负担加重。所以现今化工及化工相关的产业面临的一个重大课题就是：如何采用有效的积极防腐举措才能提高化工机械设备的防腐能力。 二、化工设备腐蚀产生的化学机理 1.电化学腐蚀机理 在离子导电介质中，金属的表面和电解液产生化学反应，从而造成金属表面产生腐蚀，这就是电化学腐蚀。金属发生电解腐蚀时必须同时具备阳极反应和阴极反应，这两个极缺一不可。电解介质中的离子流和金属内部的电子流相结合，在阳极，金属中的离子脱离金属进入到电解质中，同时释放电子，这是一个氧化的过程。工机械的金屡构件主要是碳钢组
4、成，碳钢与酸溶液发生反应在阳极反应的作用下，亚铁离子被氧化成二价铁离子，在这个过程中释放的电子由阳极向阴极的方向流动和氢离子发生还原反应，最终生成氢气。 2.工业大气腐蚀机理 化工厂大多位于重工业相对集中的区位，通常空气受到严重的工业废气污染，大气环境中含有浓度很高的二氧化硫、二氧化碳以及硫化氢气体以及各种酸性雾气在空气的相对湿度达到一定程度的时候空气中的水分会和这些腐蚀性气体结合形成无机酸。化工机械的钢铁部件长时间处于这种环境之中，金属表面和空气中的酸雾接触会发生化学反应，最终导致钢铁部件的损坏。 三、化工设备的防腐措施 1.设备的防腐结构设计 防腐蚀结构设计指的是在设计的时候考虑如何防止设
5、备的腐蚀，它不仅包括单个设备的设计，还包括设备间安装情况以及管道系统的布置，也就是系统设计的问题。主要有以下几种情况。 2.避免死角的出现 设备中局部液体残留或固体物质沉降堆积，不仅会在设备操作时局部浓缩或聚集、引起腐蚀，并且会在设备停车时引起腐蚀。设计时要尽量避免死角和排液不尽的死区等。 3.避免间隙的产生 许多设备都容易存有缝隙，液体流通不畅的地方易形成缝隙腐蚀，如碳钢、铝、不锈钢、低合金钢等设备都有这种现象。缝隙腐蚀产生后又往往引发孔蚀和应力腐蚀，造成更大的破坏，而良好的结构设计是防止缝隙腐蚀最好的方法。经常存在问题的部位是密封面和连接部位。由于焊接能避免连接部位的缝隙，因此，比螺栓连接
6、要好。 4.材料的选择原则 用来制造化工机械设备的材料大部分是普通的碳素结构钢，其特点在于价格低廉，来源广泛，力学性能好及加工方便等，这类钢如果在普通的工作条件下使用， 腐蚀对其的危害并不大，但是如果是使用在化工行业这种高浓度腐蚀性介质的环境下，因为其耐腐蚀性能较差，就很容易遭受腐蚀的破坏。因此，耐腐蚀金属材料的选择原则为：1 对腐蚀环境应尽可能详细了解，如介质的成分、浓度以及操作温度和压力等；液体是静止状态还是流动状态；应力状态（包括残余应力） ；不同材料的接触状态；温度变化，加热冷却的温度周期变化，有无急冷急热引起的热冲击和应力变化；高温、低温、高压、真空、冲击载荷、交变应力等需要特别注意
7、的环境条件等；2 必须考虑设备的类型、结构及产品的要求；3考虑设计预期使用年限的问题，即满足整个生产装置要求的寿命，尽量使整个设备或管道各部分材料均匀劣化，材料费、施工费、维修费综合最佳的经济考虑，从而有效降低设备的腐蚀程度，延长设备使用周期。 5.电化学保护防护法 电化学保护防护法在化工机械设备防腐蚀当中有着极为重要的意义。其主要原理是运用原电池的电化学原理，消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应，使金属得到防护。 电化学防护分阳极防护和阴极防护两大类。阳极防护是把被保护的金属作阳极，在一定外加电压范围内进行阳极钝化，使它的表面由化学状态转为钝化状态，从而阻滞金属在某些酸、碱或盐中被腐蚀。阴
8、极防护是把被保护的金属作为阴极，方法有以下两种：1 外加电流的阴极防护法用一个不溶性电极作辅助阳极，跟阴极一道放到电解质溶液里。当接通外加直流电源后，大量电子强制流向被保护的金属阴极（例如钢铁设备） ，并在阴极积累起来。这样就避免或抑制钢铁发生失去电子的氧化作用，从而被保护。2 牺牲阳极的阴极保护法用比铁还原性更强的金属（如锌）或合金跟钢铁制品连接。当发生电化腐蚀时，这种活泼金属就作为微电池的负极而被腐蚀，钢铁设备得到保护。在电化学保护方法当中，目前较为有效的一种防腐蚀控制方法就是应用牺牲阳极的保护方法，而对化工机械设备进行阴极的保护。我国当前较为常用的牺牲阳极的材料为：镁阳极，其中包括了纯镁
9、以及 Mg-Mn 合金等。其中，标准锌电极电位相对铁而言为负，因而在一定的介质条件之下，当这两种金属相互之间进行接触的时候，就会形成一个微电池，其中锌为阳极，而铁为阴极，锌在介质当中被腐蚀，而铁得到了保护。在具体的使用过程当中，可以应用将牺牲阳极在化工机械设备的构件上进行焊接，以此作为牺牲阳极安装方法，同时也可以应用螺栓来进行固定。 6.缓蚀剂 缓蚀剂是一种向缓蚀体系中添加适当浓度，就能显著降低金属的腐蚀速度而对腐蚀剂浓度影响很小的化学物质。缓蚀剂的用量很少，虽然它不能改变金属在介质中的腐蚀倾向，但它能在金属表面形成保护膜，从而减缓金属的腐蚀速度，从而抑制金属的腐蚀。与其他防腐蚀方法相比缓蚀剂
10、具有使用方便、经济、有效的特点，广泛地应用于石油化工、机械制造、交通等工业部门，并在某些工业生产中成为不可取代的重要防护措施，列入到生产工艺或操作规程中。石油工业是使用缓蚀剂最多的部门之一，从石油的钻探、开发、集输到炼制都要用到缓蚀剂。近些年来，随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入，对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求，围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用即环境友好。 7.缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向 总之，化工设备的防腐是一个很实际的问题。所以化工设备的防腐问题还有许多亟待解决的问题，需要科研人员和实际生产者不断地解决。参考文献 1 吴永昌. 化工设备常见腐蚀与防腐J. 经营管理者. 2010（11） 2 邵珠群. 化工机械防腐改进路径探索 J. 科技创新导报. 2011（28） 3 中国工业防腐蚀技术协会第五届理事会理事名单J. 全面腐蚀控制. 2005（06） 4 冯威力. 热喷涂需与化工设备“亲密接触”J. 表面工程资讯. 2005（05）
