化工設備腐蝕的因素及防護

曹金龍(內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰旗煤制天然氣有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025300)

0 引言

化工企業(yè)的主要設備有汽輪機、泵、壓縮機、熱交換器和其他設備組成。在化工生產(chǎn)過程中，其管道和設備會在外部因素和內(nèi)部環(huán)境的影響下不同程度地腐蝕，從而影響設備的可靠性和質(zhì)量。尤其是化工生產(chǎn)中的各種材料，由于不同的因素容易受到腐蝕，從而導致生產(chǎn)停滯、材料損失、資源和能源消耗、環(huán)境污染以及產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此，了解腐蝕和設備的腐蝕防護技術(shù)并提高腐蝕防護管理對化工企業(yè)至關(guān)重要。

1 腐蝕的概述

腐蝕通常是由環(huán)境與材料之間的電化學和化學相互作用引起的損壞，導致化工企業(yè)蒙受巨大的損失，這是由于如果化工設備被腐蝕，其運行狀態(tài)會變的不穩(wěn)定，從而嚴重影響其性能，導致化工設備的故障率升高[1]，大大增加了生產(chǎn)成本，導致化工企業(yè)的利潤率下降。所以，化工企業(yè)在正常生產(chǎn)過程中針對化工設備的腐蝕的原因與記錄進行防護，積極應用新的防腐蝕措施以改善化工設備的防腐蝕性能，勢在必行[2-3]。

2 化工設備的防腐價值

化工設備的腐蝕一般是正常的自然現(xiàn)象，這種自然腐蝕作用并不明顯，但是，對于化工企業(yè)中的化工設備，在設備與介質(zhì)之間的接觸過程中往往會發(fā)生電化學反應和化學反應，這很容易引起腐蝕，從而影響化工設備部件的性能，最終無法使用。這種腐蝕的發(fā)生無疑是對化工企業(yè)的不利干預，也將導致大量能源和資源的損失。有許多介質(zhì)會嚴重損壞化工設備，如果發(fā)生事故，將直接造成環(huán)境污染。因此，考慮到化工設備的腐蝕，尋找設備腐蝕的根本因素并進一步改進防腐措施對化工企業(yè)的長期發(fā)展至關(guān)重要。

3 化工設備的腐蝕因素

化工設備腐蝕的因素可分為外部因素和內(nèi)部因素，根據(jù)腐蝕的程度和位置不同又可以分為全面腐蝕和局部腐蝕。其中全面腐蝕主要指的是化學腐蝕或電化學腐蝕均勻地發(fā)生在所有金屬表面上或大多數(shù)與侵蝕性介質(zhì)接觸的區(qū)域中，大部分為自然腐蝕，危害一般較??；局部腐蝕指的是在部分特定位置發(fā)生，其他位置基本沒有，局部腐蝕率通常更高，有時會突然損壞，更加危險。但不論腐蝕破壞的形式如何，化工設備被腐蝕過程中主要的機理有兩類，分別是化學腐蝕和電化學腐蝕。其中化學腐蝕指主要指的是金屬和介質(zhì)之間的化學反應，最重要特征是在腐蝕過程中金屬內(nèi)部或金屬與介質(zhì)之間不存在電流(電荷)，這也是化學腐蝕和電腐蝕之間最顯著的差異；電化學腐蝕指的是金屬與電解質(zhì)溶液之間的電化學反應會導致金屬腐蝕，稱為電化學腐蝕。在反應過程中，陽極失去電子，陰極獲得電子，并且電子流是電流。該過程符合電化學動力學定律，最常見的金屬腐蝕是電化學腐蝕，其危害比化學腐蝕嚴重得多。

3.1 內(nèi)部因素

金屬本身的耐腐蝕性不足?；ぴO備的主要材料主要為金屬材料，因此金屬材料本身的質(zhì)量對化工設備的影響非常大，具體到腐蝕而言，如果金屬材料其本身的耐腐蝕性能不足，那么就更容易受到腐蝕，應用在化工設備中就會導致化工設備的耐腐蝕性降低。一般而言，金屬材料密度越高，其耐腐蝕性也越強，此外合金的耐腐蝕性一般比單質(zhì)金屬更高，因此化工設備中較多使用合金以及密度較高的金屬材料。

生產(chǎn)介質(zhì)的性質(zhì)不同?；て髽I(yè)的生產(chǎn)過程中，不可密閉的要使用酸性和堿性溶液，而化工設備是這些溶液的主要容器，酸性或減弱溶液的腐蝕性較強，尤其是濃酸和濃堿的腐蝕性更強，如果在使用過程中造成泄漏，或者使用完成后存在殘留而未能及時清除，那么其就會停留在化工設備的易腐蝕部位，日積月累會對化工設備造成較大的影響，導致化工設備受到腐蝕。

化工設備設計不科學?；ぴO備的結(jié)構(gòu)設計部科學也是引起化工設備腐蝕的重要原因，主要因素如下：首先，化工設備零件的焊接結(jié)構(gòu)中有許多縫隙和角落，因此在生產(chǎn)過程中會形成酸堿溶液或殘留物停留在這些位置，不僅會使人員的清潔工作復雜化，還會增加化工設備的腐蝕和老化；其次，如果化工設備的表面過于粗糙，則容易殘留生產(chǎn)介質(zhì)，那么就會導致腐蝕，研究表明，化工設備中的腐蝕始于零件。如果零件的表面粗糙，則會減少氣體和液體腐蝕的可能性。

3.2 外部因素

腐蝕性氣體和液體對化工設備的影響。在很多化工生產(chǎn)的過程中，必須使用強腐蝕性的酸或堿溶液或氣體，溶液和氣體會與化工設備的表面發(fā)生一定的化學反應，從而引起化工設備的腐蝕問題，如果員工不及時清潔和處理殘留的酸堿，不僅會導致化工設備腐蝕，還會在一定程度上影響水和空氣，甚至影響生命安全。

腐蝕性氣體和液體流速對化工設備的影響?；瘜W反應的速率與反應物的接觸面積有關(guān)，腐蝕性氣體和液體的流速增加，相當于變相增加了與化工設備的接觸面積，因此也會導致化工設備的腐蝕加快。此外，如果化工設備的表面粗糙，也會增加與腐蝕性氣體和液體的接觸面積。

對安全生產(chǎn)的認識還不夠高?；瘜W制造過程涉及風險，因此有必要提高化工生產(chǎn)中安全生產(chǎn)的認識，通過加強培訓以及完善制度可以有效提高員工的安全意識，有效降低風險發(fā)生的可能性，提高化工企業(yè)的生產(chǎn)效益。盡管一些化工企業(yè)已經(jīng)將許多自動化技術(shù)引入了生產(chǎn)之中，可以有效降低化工生產(chǎn)的風險，但仍然離不開人的參與控制。如果員工的安全意識不足，無法及時發(fā)現(xiàn)化工設備中的問題，會對化工生產(chǎn)活動產(chǎn)生負面影響。

4 化工設備的防腐蝕措施

4.1 加強材料的耐腐蝕性

化工設備的制造原材料的耐腐蝕性直接決定了化工設備的耐腐蝕性，因此有必要選擇盡可能多的具有最佳耐腐蝕性的金屬作為原材料。為了保護化工設備，應選擇盡可能多的導電設備。主要因素是可以使用導電設備在化工設備外部連接電源，形成原電池效益，將化工設備極化為原電池陰極，與外部活潑金屬相連，利用原電池的陰極保護效應，可以有效提高化工設備的耐腐蝕性。此外，在化工設備的制造中，可以根據(jù)實際應用的環(huán)境，適當?shù)倪x擇塑料材質(zhì)來達到防腐蝕的目的，且維護和清潔更加方便。

4.2 重視化工設備防腐蝕能力設計

化工設備結(jié)構(gòu)的合理性對于其耐腐蝕性至關(guān)重要，因此在設計化工設備時要根據(jù)實際情況進行設計：首先，要選用合適的材料和高質(zhì)量的零件，如果材料和零件的耐腐性不佳，會直接影響化工設備的耐腐蝕性；其次，在使用之前要進行檢查和調(diào)試，經(jīng)過嚴格驗證后確?；ぴO備的質(zhì)量符合要求；此外，可以在化工設備表面涂刷防腐材料加強其耐腐蝕性。

4.3 提高設備焊接和間隙處理的質(zhì)量

為了有效提高化工設備的耐腐蝕性并確保生產(chǎn)活動不中斷，化工企業(yè)需要提高設備焊接和間隙處理的質(zhì)量。如果工人在焊接化工設備時遇到焊縫質(zhì)量問題，例如焊縫破裂和熔深不完全，則化工設備將出現(xiàn)腐蝕問題。

4.4 化工生產(chǎn)過程中化工設備的防腐措施

(1)使用中的防腐：長期使用與侵蝕性介質(zhì)接觸的設備時，有必要經(jīng)常檢查保護層的完整性以及襯里是否存在裂紋。由于設備在高溫高壓環(huán)境下運行，腐蝕泄漏的概率將增加。在此過程中，有必要加強對腐蝕的控制，以防止腐蝕的發(fā)生并控制腐蝕裂紋。為了提高設備管理數(shù)據(jù)的效率和準確性，建立計算機信息管理系統(tǒng)和安全評估系統(tǒng)，以確保數(shù)據(jù)和信息的一致性。對化工設備進行完全的視覺控制，收集設備性能數(shù)據(jù)，對臨時調(diào)整和異常情況采取措施，確保設備的正常運行。防腐處理的第一條原則是管理人員嚴格遵守工作程序和對化工生產(chǎn)過程進行監(jiān)管。

(2)安裝儲存和運輸過程中的防腐：設備必須經(jīng)過從工廠到調(diào)試的運輸和安裝過程。因此，有必要嚴格遵守操作規(guī)程和技術(shù)條件。不要因疏忽而腐蝕。因此，應該有適當?shù)姆栏幚碛媱澓驼f明。如果處理不當，則會發(fā)生腐蝕。在設備的存儲，運輸和安裝過程中，小心避免碰撞、刮擦，特別是對于搪玻璃設備，防止由于運輸引起的變形而導致應力腐蝕裂紋。

(3)制造過程中的防腐：加工和制造缺陷會導致設備腐蝕。因此，化工設備必須嚴格按照行業(yè)和國家標準制造。在制造階段，冷加工的殘余應力是應力腐蝕的主要因素，在冷加工期間，殘余應力將殘留在工件中。為了消除殘余的加工應力，有必要對局部和通用設備結(jié)構(gòu)的金屬進行熱處理，并設法將其最小化或消除。兩件式焊縫在制造過程中不能再固定，焊接過程會直接影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。采用機械清潔方法，可以使用機械軋制、研磨、噴砂、高壓水除銹等措施。由于設備的組成材料和特性不同，因此在熱處理過程中需要分別進行處理，應靈活使用不同的處理方案。襯里或表面涂層的防腐設備是最方便和有效的方法，在設備表面使用具有不同特性的金屬保護膜可以中斷金屬與腐蝕性環(huán)境之間的緊密接觸，防止金屬表面暴露，并延長設備壽命。

(4)設計防腐措施：在設備進行防腐蝕處理時，腐蝕的因素有很多。設計師雖然不是腐蝕專家，但不應完全忽略腐蝕知識。設計時，必須充分利用防腐知識，設備狀況和設計經(jīng)驗。設計應從結(jié)構(gòu)設計、腐蝕防護方案、材料選擇、結(jié)構(gòu)設計等開始。對于化工設備，設計人員應熟悉設備的使用，使用現(xiàn)代設計方法和理論，并選擇自動化系統(tǒng)進行項目實施，以最大程度地提高設備安全性和安全性。例如有限元建模是一種現(xiàn)代的數(shù)值方法，不僅可以用于復雜、非平穩(wěn)和非線性工程中，還可以用于復雜組織的力學分析工程中。

(5)設備維護的防腐處理：設備維護時要及時清除設備中的所有廢液和殘留廢物，并清除設備內(nèi)部的灰塵，特別是在腐蝕性環(huán)境下。去除腐蝕產(chǎn)物后，吹干以保持內(nèi)部清潔干燥，以防止殘留物腐蝕和設備損壞。此外，在維修設備時，應盡量減少新的凹坑，劃痕和對設備的損壞，并應確保設備外部的防腐蝕涂層和保護層的完整性。

5 結(jié)語

在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，化工設備是保證正常運行的必要生產(chǎn)設備?；ぴO備面臨的防腐蝕問題逐漸在化工生產(chǎn)領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。提高化工設備的耐腐蝕能力，最大限度地延長化工設備的使用壽命，并盡可能降低運行成本已成為化工企業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)。