关于石油化工设备防腐蚀的措施

关于石油化工设备防腐蚀的措施

陈观玉1田永芹2

1.湛江南海西部石油勘察设计有限公司；2.中海油研究院总院有限责任公司

摘要：随着现代石油化工企业不断发展,设备的逐渐向规模化、精密化和智能化发展，同时由于石油化工企业在生产中所处环境条件比较特殊,对设备产生较大的影响,石化设备的腐蚀问题是一个一直困扰企业发展的问题，需要积极的采取相关措施，提高相关设备的抗腐蚀性能。这些机械设备一旦受到腐蚀后，不仅会在物理性能方面出现问题，还在适应设备过程中也会出现很多性能方面的变化。如果机械设备的腐蚀比较轻，会在一定程度上设备的美观程度；如果机械设备的腐蚀比较严重，那么会直接影响到正常的机械使用寿命，进而影响到整个企业的社会效益与经济效益。

关键词：石油化工；化工设备；防腐措施

一、分析石油化工设备腐蚀的原因、特点和种类

1.1石油化工设备设备腐蚀的特点

石油化工设备使用的环境通常比较特殊，而且接触复杂的化学物品，普遍存在不同程度的腐蚀。从生产装置来看，石油化工装置中通常放置苯乙烯、苯酚丙酮、氯乙烯、间甲酚、烷基苯的烷基化、烧碱等具有腐蚀性质的原料。从腐蚀介质看，主要是化工生产设备接触的酸性催化剂，烧碱生产中的Cl-及浓碱液，尿素生产中的甲铵液，烷基苯装置中的氢氟酸等。石化生产设备的用材种类多，生产本身又具有技术复杂、危险性大、连续性强等特点，如果设备在设计、制造、安装、操作、维修中考虑不周，或者在防护施工过程中某一环节稍有疏忽，均有可能增加腐蚀隐患的发生。

1.2设备腐蚀的内部原因

由于化工设备所选用的金属材料不同，对不同介质的抗腐蚀能力也不同。腐蚀与金属晶粒的粗细有关，晶粒细腐蚀慢，晶粒粗腐蚀快。表面越粗糙的设备越容易被腐蚀，设备表面没有防护膜也容易受到腐蚀，受设备结构影响，缝隙、开口、死角处等设计结构突变的位置越容易被腐蚀。

1.3设备腐蚀的外部原因

设备接触腐蚀性介质会影响其腐蚀程度，如石油化工设备通常接触二氧化碳、硫化物、卤化物、盐雾等介质造成腐蚀。受腐蚀的损伤程度与介质的化学成分、种类、浓度、酸碱度、水分、含氧量、杂质等有关。。金属腐蚀属于化学反应，介质温度越高腐蚀越快，介质的流动速度越快，越容易对设备表层的保护膜造成冲刷，产生空泡腐蚀或冲击磨损。零部件受到的外部压力和残余应力与腐蚀速度呈正比。机械设备受疲劳和应力影响，在运转过程中，其旋转部件和承受压力会产生应力，引起设备内部结构扭曲，降低了金属的电极电位，从而加剧微电池腐蚀，造成损坏。

1.4石油化工设备腐蚀的种类

按腐蚀产生的机理分类，主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀一般容易在高温干燥环境下形成，生产中，金属设备的表面总要与氧气以及氧气中的其他物质发生化学反应，这样很容易在设备的表面形成氧化物，从而使金属设备表面受到腐蚀，这称之为化学腐蚀。氧化―还原反应都属于电化学腐蚀，在潮湿的环境中容易形成，主要是设备金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生腐蚀。

二、化工机械设备防腐蚀设计

2.1材料选择

碳素钢是机械制造业使用较为普遍的设备材料，其价格较同类材料较低，而且购买较为方便，同时具有易加工的特点。此类材料在普通的环境中不容易发生腐蚀，如果机械设备采用这种材料，也较能满足设备的防腐蚀需求。但是在化工行业这一特殊的环境中，这种材料则不能满足设备防腐蚀要求，可能会发生较严重的腐蚀现象。因此，在化工企业中，需要选择耐腐蚀的材料才能保护机械设备免受强烈的腐蚀，普通低合金钢则是一种合适的制造基材。

2.2机械结构与工艺选择

在实际应用中如果机械设备结构设计太过复杂或者设计不合理，则很有可能会导致热应力、积尘和积液等，从而设备的某些接合部位发生腐蚀现象。因此，我们应该对机械的结构进行合理设计，从而提高机械设备的防腐蚀能力。设计过程中要满足以下要求：①机械部件的形状应该尽量简单。②机械部件表面不能有缺陷或损坏。③机械部件尽量使用一样的金属材料。④机械部件中尽量不要有缝隙。⑤机械表面要使用较好的防锈漆，这样可以避免机械部件和腐蚀介质的直接接触，起隔离作用。在对焊缝涂漆时一定要注意，要保证机械部件的每一个部位，包括接缝处，都要涂漆。⑥在机械设备的设计方面，要尽量避免凹形状的出现，或者在设备上设计排水孔，预防水分在设备上滞留所导致的金属腐蚀。⑦在焊接的过程中，要尽量采用连续焊接技术，且对焊接处的夹缝要进行合理设计。

2.3合理使用防腐涂料

防腐涂料法是目前石油化工设备在使用过程中有效预防腐蚀的另一重要方法，其作用主要体现在以下几个方面：其一，具有较强的屏蔽作用，将腐蚀介质和材料之间的接触能够有效的进行阻止，而且将腐蚀电池的通路也能够进行有效的阻隔，对于电阻就有一定程度的增大。其二，防腐蚀涂料具有一定的缓腐蚀作用，例如一些颜料和其它与之成膜或者水分的反应等，对于化工机械的金属材料的腐蚀有着缓解的作用。其三，具有相应的阴极保护作用。漆膜的电极电位较底材料金属低，在腐蚀的电池当中可以将它作为阳极进行“牺牲”，这样对于底材金属就有一种保护作用。

2.4设备防腐蚀方法

机械设备的防腐蚀方法有很多种，但大都是从金属本身特质方面考虑，尽量减少金属和具有腐蚀性的介质的接触，或者是在金属的表面涂上防腐蚀的材料等。电化学保护法主要是利用电化学机理，对设备进行改进，使金属设备变为腐蚀电极中的阴极，从而对设备进行防腐蚀保护，一般主要采用外加电流法和牺牲阳极保护法。外加电流法是指，将需要保护的金属作为电池的一极，将另一种附加电极作为电池另一极，而且把需要保护的金属作为阴极，然后外加电流，对作为阴极的金属进行保护。牺牲阳极保护法，是指将与被保护的金属材质相同的金属作为阳极，固定在被保护的金属上，作为腐蚀电池，被保护的金属则作为阴极被保护起来。这是一种科学合理的方法，被很多企业采用，且效果很好。

腐蚀现象的存在给化工企业造成了困扰，因此，防腐蚀措施的研究显得尤为重要。本文对设备发生腐蚀的原因进行分析，对腐蚀产生的化学机理进行了研究，并对化工机械设备的防腐蚀设计从材料的选择和工艺的选择方面进行了阐述，最后提出了防腐蚀的两种有效的方法，对化工企业解决机械腐蚀问题具有重要的参考意义。

三、提高石油化工设备的防腐措施

3.1对腐蚀介质的有效隔离

为了避免有外在腐蚀问题出现于石油化工设备中，就需要有效隔离石油化工设备和腐蚀介质。一般情况下，经常用到的方法是将油漆涂抹于使用化工设备的表面，以便充分发挥防护作用。环氧树脂、酚醛树脂等都是不错的油漆涂料。在防护层涂抹之前，需要对石油化工的材质、使用情况等充分了解，还需要将设备性能、老化以及防护层的耐腐蚀能力等因素充分纳入考虑范围。

此外，为了有效隔离，也可以将金属覆盖层制作于石油化工设备的表面，这种方式可以对点化学物质腐蚀有效的应对，在石油化工设备表面所涂抹的金属漆往往具备较好的耐腐蚀性能，或者是将其制成适当的形状，以便在母材的表面所焊接。母材因为材料属性的限制，要求相对较低的电位，那么覆盖之后，就需要将腐蚀保护设备作为阳极，在电流不断升高的过程中，会持续降低腐蚀电流，以便有效控制腐蚀率，发挥防腐效果。

3.2对设备结构设计的大力优化

在石油化工设备中，起始阶段就是结构设计，那么就需要从这个阶段来进行防腐。在设计过程中，需要将控制腐蚀的知识经验合理运用过来，促使设备具有较高的性能和较长的使用寿命，同时，经济、实用以及环保等方面的要求也需要纳入考虑范围。

此外，石油化工设备的实用性能也会直接受到安装质量的影响，因此，就需要将防腐措施运用到安装中的各个环节，对设备包装、加工以及运输等各个环节所存在的腐蚀问题充分考虑。需要注意的是，材料虽然有较好的性能，但是无法保证制造质量的话，也不可能提高设备的抗腐蚀性，因此，在设备制作过程中，就需要对各个环节存在的腐蚀风险充分考虑，同时，做好材料管理工作。

3.3对设备材料的合理选择

石油化工设备材料会对设备整体的抗腐蚀性产生直接的决定性作用。目前，通常用金属和非金属两类材料来作为抗腐蚀性材料。碳钢是金属材料中运用最为广泛的，但是其没有较高的抗腐蚀性，因此，就需要将涂层保护措施运用过来。科学技术的革新，如今出现了一些新型设备材料，如合金钢、玻璃钢等，其有着较高的耐腐蚀性能，因此，可以大力推广和应用。在对石油化工设备材料进行选择时，需要将材料经济性、介质性能以及设备加工要求等诸多因素充分纳入考虑范围。

3.4对设备加工工艺的大力完善

石油化工设备有着比较复杂的加工生产过程和多样化的工艺流程，因此，在这个过程中，就需要对腐蚀风险有效的规避。目前，通常采用的方法是控制设备的加工环境，如对空气中的水分进行减少，对作业温度大力提高。通常情况下，水分子会对设备腐蚀起到加剧作用，在常温干燥的环境下，可以更好地保存和利用设备。因此，就需要将干燥和冷却设备增加于设备的加工过程中，促使空气中的水分得到有效的降低或者减少。同时，提升了温度之后，还可以更快地蒸发空气中的水分，设备腐蚀性得到降低，因此，就需要对加工温度适当提高。

3.5加强防腐技术管理

在石油化工设备防腐中，还有非常重要的一个环节是技术管理工作，在这个方面，需要对防腐新材料和新技术积极地开发和运用，将其有效转化为生产力，促使石油化工企业更加健康的发展。要将防腐教育贯彻于设备设计、生产、使用和维护过程中，对员工的防腐意识大力提高，并且将防腐安全教育机制有效的构建起来。此外，在石油化工设备的各个环节中都会出现防腐现象，因此，就需要做好日常预防和维护、定期检查工作，将定期检查和维护机制科学构建起来，以便真正落实防腐工作。

结束语

石油化工企业必须采取有效的应对策略，利用新型的防腐技术，提高机械设备的耐腐蚀性能，才能有效保证机械设备安全稳定运行，延长其使用寿命，减少企业生产成本，提高企业经济效益，为石油化工企业的安全稳定生产提供可靠动力。

参考文献

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[2]曹晓燕.油田采出水缓蚀剂合成筛选研究2015.9

[3]雄轩，提高化工机械防腐能力的有效路径.2014.7