化工设备设计防腐相关问题探讨

化工设备设计防腐相关问题探讨

宋磊磊1,孟云瑞2

1.宁波乐惠国际工程装备股份有限公司

2.浙江省工业设备安装集团有限公司

摘要：由于石油属于化学产品，其自身的化学性质会受到多方面因素的影响，其中腐蚀性比较常见。所以，在石油化工生产过程中，容易存在设备的腐蚀问题，对石油化工设备的构造产生破坏，影响其正常使用，最终对化工生产的效益产生不利的影响。另外，如果石油化工设备出现腐蚀，就容易引起化学物的泄漏，这样对周围环境也会产生污染，危害人体健康。所以，在石油化工生产中，需要有效加强有关设备的防腐工作，使设备的使用时限得到延长。

关键词：化工设备；防腐；问题

前言

近些年，化工领域机械化生产程度不断加深，大量机械设备被化工公司使用，机械的运转状态直接关系到生产成果的质量。但化工设备在运行中依旧承受着腐蚀的困扰，这会提高相关公司的运营代价。所以，应当对防腐问题投入较多的关注。

1化工机械腐蚀类型

以浅层次的视角来说，腐蚀是因为材料及环境之间，形成化学及电化学，导致材料原本的功能出现差异化的损伤。而化工机械出现腐蚀问题后，在表面光泽度、外形与机械性等方面，都会产生不良影响，继而导致其失效，并使化工生产期间，部分能源及资源出现不必要的消耗，提高化工厂的运营成本。所以，主动运用针对性的防腐技术，可提升化工机械自身的防腐水平，这是推动现代化工行业的重点研究问题。根据材料类型划分，可分成金属与非金属两类，其中金属腐蚀根据形成机理，又分成物理、化学及电化学；根据腐蚀表面的状态，可分成全面与局部两种腐蚀，其中局部腐蚀包括小孔、应力、电偶等。下面例举其中几个类型，进行分析。首先是电化学类的腐蚀，其是金属和电解质溶液之间，形成电化学的反应。化工设备通常是金属材质，正常生产期间，会和电解质溶体有所接触，随即受到电极影响，使得金属材料发生腐蚀。同时，在化工行业中比较复杂的生产条件中，还会面临氧化还原反应。该类电化学腐蚀对机械设备，有巨大的威胁。其次是化学腐蚀，通过金属和非电解质之间，形成化学反应，整个腐蚀过程完全属于纯氧化的还原反应，通过腐蚀介质和金属构件的表层原子，相互接触，产生腐蚀物。在反应过程中，没有电流出现。在生产期间，有些原料本身存在腐蚀性，与设备上的金属构件接触，出现化学反应，直接在构件表面形成氧化物，此类氧化物一旦出现，会给化工设备运转性能造成严重的影响。化学腐蚀大多集中于高温干燥的生产条件中，无需依托其他物质，便能引发腐蚀问题。再次，出现在化工设备上还有点状、应力、缝隙、高温氧化、疲劳等类型的腐蚀。根据化工设备的实际应用情况，电化学腐蚀是相对严重的一项，但不管是何种腐蚀，均会引发电化学腐蚀。最后，物理腐蚀，材料是直接受到物理作用，发生腐蚀，通常是因为溶解与渗透造成的。

2石油化工设备防腐蚀的措施和方法

2.1科学选择石油化工设备

科学选择石油化工设备是防卫腐蚀问题的根本措施，同时也是最有效的措施，选择防腐蚀性强材料的设备能够有效抵抗腐蚀。目前，我国石油化工企业使用的设备多以碳素结构钢为原料，碳素结构钢是碳素钢的一类，一般分为普通碳素结构钢与优质碳素结构钢，前者强度较低，并不适用于石油化工设备制造；优质结构钢力学性能远远好过普通结构钢，多应用于机械零件制造，因此，石油化工设备多以此为原料。相较其余金属材料，碳素结构钢一来机械性能好，二来造价较低，基本能够满足石油化工的设备需求，但相应地，这种材料的抗腐蚀性也相对较差。为了达到防腐蚀的效果，石油化工企业在选择设备时应当对后续设备的使用途径、使用环境进行分析，如生产物的种类、生产介质的种类、生产环境的温度、湿度及压强等，在对这些因素综合考虑后，方可对设备做出科学选择，如需要长期接触硝酸与硝酸铵介质的设备，可以选择以铁素体不锈钢为原料的石油化工设备；而需要长期接触腐蚀性气体介质的设备，可以选择以马氏体不锈钢为原料的石油化工设备，通过选择合适的材料来增强设备的抗腐蚀性。除了材料方面的选择外，石油化工企业还可以在零件方面做出合理选择，可以在设备的关键零件方面选择以抗腐蚀性较强的材料为原料的零件，次要零件方面则可以退而求其次选择以相对而言抗腐蚀性较差的材料为原料的零件，如此一来，不仅设备的抗腐蚀性得到了增强，企业本身的经济效益也得到了有效保障。

2.2镀刷防腐镀层或涂料

镀刷防腐镀层或涂料是增强设备抗腐蚀性的另一大有效措施，同时，也是当今石油化工企业最常用的措施。镀刷防腐镀层或涂料的实际方法主要包括以下几个方面。（1）微量元素的使用。在钢中加入铜、铬、镍等微量元素能够令钢表面生产致密性与附着性强的保护膜，这种保护膜能够在一定程度上阻碍腐蚀的扩散，以此实现对设备材料基体的保护。（2）在金属设备的表层镀金属层以增强抗腐蚀性。目前，比较新颖且有效的镀种是钛，在真空钛金炉内，借用惰性气体的辉光放电使金属或合金蒸气离子化，离子经电场加速而沉积带负电荷的金属部件，经过在设备表面镀钛层，设备的抗高温、抗高压、抗腐蚀能力均会得到大幅度增强，但是，镀钛工艺目前刚出现不久，其成本仍然相对较高，因此为了保证经济效益，石油化工企业可以选择镀铬，镀铬能够有效增强石油化工设备的耐腐蚀性与耐磨性、恢复设备已经被磨损的金属部件的尺寸，同时其经济性远远好过镀钛。（3）在设备表面涂防腐涂料，防腐涂料也能够在一定程度上增强设备的抗腐蚀性，目前，国内比价常见的防腐涂料主要有油脂涂料、酚醛树脂涂料等，这些涂料能够有效隔离设备与带有腐蚀性的介质，有效达到防腐蚀的效果。

2.3在设备环境中加入缓蚀剂

若石油化工设备的工作环境为腐蚀环境，企业可以通过在环境内加入少量缓蚀剂以达到设备抗腐蚀的效果，目前，比较常见的缓蚀剂主要分为三类：无机缓蚀剂、有机缓蚀剂与气相缓蚀剂。其中无机缓蚀剂又被称为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂或阳极成膜剂，通过作用于阳极区域促进其极化而生成保护膜，其优点显而易见，但若用量不足，保护膜的覆盖便不尽全面，且缺陷面积较小，容易造成设备穿孔。有机缓蚀剂能够吸附在设备基体表面产生不可视膜，有效阻止阴极与阳极反应，以此实现抗腐蚀，但相应地，这种不可视膜优势也可能会阻抑需要的反应，如酸洗时导致去膜速度过缓等。气相缓蚀剂的挥发性较强，可以用来保护处于贮藏状态下的金属设备零件，它能够被水解成基团吸附于设备基体表面，以此达到降低腐蚀速度的效果。相较其余方法，缓蚀剂的使用效果并不算太好，只能够在一定程度上降低腐蚀速度，但若使用得当，也能够大幅度增强石油化工设备的抗腐蚀性，达到防患于未然的效果。在实际使用缓蚀剂时，石油化工企业应当依据实际状况对缓蚀剂的类型做出选择，从安全环保性考量，保证缓蚀剂的缓蚀机理与生产过程不存在冲突。

结束语

总之，机械设备的腐蚀现象，无疑是制约化工企业长效发展的重点。对此，相关企业应当基于厂内现有的机械配置与搭配的工艺，归纳容易形成的腐蚀介质，积极采取预防处理，并注重定期检查清理。对于不同的化工设备，应当选择更贴合的防腐方法。现阶段，化工领域的经营主体，需提高研究强度，尽可能在源头处切断，避免设备与各类腐蚀因素接触。

参考文献：

[1]张波.试析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施[J].中国设备工程,2021(11):182-183.

[2]黄祥颖.化工机械承压设备故障分析及处理措施探究[J].海峡科学,2020(12):39-41.